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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37200
Título: | Simulação e validação experimental do comportamento mecânico de soldas MAG: uma abordagem por elementos finitos |
Título(s) alternativo(s): | Simulation and experimental validation of the mechanical behavior of MAG welds: a finite element approach |
Autor(es): | Araújo, Gilmar Telles de |
Orientador(es): | Verastegui, Roger Navarro |
Palavras-chave: | Soldagem Simulação (Computadores) Método dos elementos finitos Welding Computer simulation Finite element method |
Data do documento: | 24-Fev-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Ponta Grossa |
Citação: | ARAÚJO, Gilmar Telles de. Simulação e validação experimental do comportamento mecânico de soldas MAG: uma abordagem por elementos finitos. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
Resumo: | Este estudo tem como objetivo comparar a resistência à tração em soldagem MAG (Metal Active Gas) utilizando simulações computacionais no software SolidWorks Simulation [marca registrada], validando os resultados com ensaios experimentais. A metodologia envolveu a confecção de doze corpos de prova em aço carbono AISI 1020, soldados com arame E 70S-6 e parâmetros variados de corrente elétrica (89 A a 116 A) e diferença de potencial constante (18,9 V). Foram realizados ensaios de tração conforme a norma DIN EN ISO 6892-1, medindo tensão máxima, deformação e módulo de elasticidade. Paralelamente, simulações computacionais com malhas estruturadas (fina, média e grossa) foram executadas para avaliar a influência da discretização nos resultados. Os dados geométricos do cordão de solda e da zona termicamente afetada, obtidos via software ImageJ [marca registrada], serviram como entrada para as simulações. Os resultados experimentais indicaram tensão máxima média de 412 MPa, enquanto as simulações apresentaram variações de 5% (malha fina), 8% (malha média) e 16% (malha grossa) em relação aos valores reais. A malha fina demonstrou maior precisão, porém exigiu 4,5 vezes mais tempo de processamento que a malha grossa. Concluiu-se que a escolha da malha deve equilibrar precisão e eficiência computacional: malhas finas são ideais para geometrias simples, enquanto malhas médias oferecem bom custo-benefício para estruturas complexas. O estudo valida a aplicabilidade de simulações por elementos finitos na previsão de resistência mecânica de soldas MAG, contribuindo para a otimização de parâmetros industriais. |
Abstract: | This study aims to compare the tensile strength in MAG (Metal Active Gas) welding using computational simulations in SolidWorks Simulation [trade mark] software, validating the results with experimental tests. The methodology involved the fabrication of twelve test specimens in AISI 1020 carbon steel, welded with E 70S-6 wire and varying electrical current parameters (89 A to 116 A) and constant potential difference (18.9 V). Tensile tests were conducted according to the DIN EN ISO 68921 standard, measuring maximum stress, deformation, and elastic modulus. Simultaneously, computational simulations with structured meshes (fine, medium, and coarse) were performed to evaluate the influence of discretization on the results. Geometric data of the weld bead and the heat-affected zone, obtained via ImageJ [trade mark] software, served as input for the simulations. The experimental results indicated an average maximum stress of 412 MPa, while the simulations showed variations of 5% (fine mesh), 8% (medium mesh), and 16% (coarse mesh) compared to the real values. The fine mesh demonstrated greater accuracy but required 4.5 times more processing time than the coarse mesh. It was concluded that the choice of mesh should balance precision and computational efficiency: fine meshes are ideal for simple geometries, while medium meshes offer a good cost-benefit ratio for complex structures. The study validates the applicability of finite element simulations in predicting the mechanical strength of MAG welds, contributing to the optimization of industrial parameters. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37200 |
Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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