Adquisición numérica del perfil deformación por deformación durante el paso de la fuente de calor en materiales AISI 410, 304L y 430
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4224Palabras clave:
Elementos finitos; Perfil de estrés por deformación; Aceros inoxidables.Resumen
El análisis numérico por elementos finitos ya ha demostrado su eficacia en varios problemas de ingeniería. Esta investigación tuvo como objetivo adquirir numéricamente, a través de una investigación experimental de análisis numérico a través de elementos finitos, el perfil de tensión-deformación de los materiales AISI 310, 304L y 430, después de haber sufrido un aporte térmico de la fuente de calor. Se utilizó el software Ansys® Academic 2020 R1, importó datos de la literatura de geometría de materiales, mallas utilizadas, entrada térmica y propiedades térmicas. Posteriormente, los materiales se ajustaron para tener sus propiedades estructurales transitorias. Generando una respuesta de deformación por esfuerzo estructural a la entrada térmica insertada. El perfil de tensión-deformación de cada material se construyó de acuerdo con la tensión máxima obtenida, las tensiones puntuales en la geometría del material, la deformación máxima obtenida y las deformaciones puntuales. Los datos de tensión y tensión máximas se compararon entre los materiales mediante el análisis estadístico ANOVA con la prueba de Tukey. Los resultados mostraron la posibilidad de un análisis estructural después de la carga térmica con las condiciones de contorno adoptadas, utilizando el método de elementos finitos. La prueba estadística mostró que los tres materiales estudiados mostraron diferencias significativas para la tensión máxima y la tensión máxima para p <0.05. La deformación por deformación de los materiales presentó perfiles convergentes con la literatura experimental y numérica. La investigación muestra una metodología con posible continuidad, investigando la formación de microestructuras y / o siendo utilizada en otros materiales.
Citas
Almeida, D. F. F. D. (2012). Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do Método dos Elementos Finitos (Doctoral dissertation, Faculdade de Ciências e Tecnologia).
Alves Filho, A. (2018). Elementos Finitos–A base da tecnologia CAE. Editora Saraiva.
Antunes, J. (2009). Sistemas de produção: conceitos e práticas para projetos e gestão da produção enxuta. Bookman Editora.
Ansys® Academic (2020). (Research Mechanical, 2020 R1). [Software]. Canonsburg City, PA, EUA. Retrieved 20 Maio, 2020, from https://www.ansys.com/academic/free-student-products.
Arregui Mena, J. D., Worth, R. N., Hall, G., Edmondson, P. D., Giorla, A. B, & Burchell, T. D. (2020). A Review of Finite Element Method Models for Nuclear Graphite Applications. Archives of Computational Methods in Engineering, 27(1), 331-350.
Askeland, D. R., & Wright, W. J. (2019). Ciência e Engenharia dos Materiais. Ed. Cengage.
Bajaj, P., Hariharan, A., Kini, A., Kürnsteiner, P., Raabe, D., & Jägle, E. A. (2020). Steels in additive manufacturing: A review of their microstructure and properties. Materials Science and Engineering: A, 772, 138633.
Bauchau, O. A., Craig, J. I. (2009). Structural Analysis with Applications to Aerospace Structures. London. Ed. Springer.
Campoccia, D., Montanaro, L., & Arciola, C. R. (2013). A review of the biomaterial’s technologies for infection-resistant surfaces. Biomaterials, 34(34), 8533-8554.
Dehestani, H., Ordokhani, Y., & Razzaghi, M. (2020). Numerical Technique for Solving Fractional Generalized Pantograph-Delay Differential Equations by Using Fractional-Order Hybrid Bessel Functions. International Journal of Applied and Computational Mathematics, 6(1), 1-27.
Faria, D. P. (2020). Análise mecânico-estrutural de uma vareta de combustível de aço inoxidável sob condições de ensaio de arrebentamento (Doctoral dissertation, Universidade de São Paulo).
Hupsel, A. L., Borges, C. P., Barbosa, G. M., & Gonzalez, N. Y. (2020). Combinação de processos com membranas para remoção de sulfato da água do mar para injeção em reservatórios de petróleo. Engenharia Sanitaria e Ambiental, 25(2), 403-412.
Jia, B., Rusinek, A., Pesci, R., Bahi, S., & Bernier, R. (2020). Thermo-viscoplastic behavior of 304 austenitic stainless steel at various strain rates and temperatures: Testing, modeling and validation. International Journal of Mechanical Sciences, 170, 105356.
Kate, A. J., & Jadhav, S. V. (2020). Analysis of Fillet Weld Used for Structural Support in Offshore Industry. In Techno-Societal 2018 (pp. 789-799). Springer, Cham.
Lima, D. M., & López-Yánez, P. A. (2020). Elastic dynamics analysis in steel tubular towers for horizontal axis wind turbines. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 36(1).
Lotti, R. S., Machado, A. W., Mazzieiro, Ê. T & Landre Jr, J. (2006). Aplicabilidade científica do método dos elementos finitos. Revista Dental Press de Ortodontia e Ortopedia Facial, 11(2), 35-43.
Madenci, E., & Guven, I. (2015). The Finite Element Method and Applications in Enginnering Using ANSYS®. London. Ed. 2°. Springer.
Melo, R., Maia, A., Rocha Junior, D., Carvalho, A., Silva, F., Queiroz, P., & Souza, I. (2020). Numerical obtaining of the thermal profile during the passage of the heat source in the materials AISI 410, 304L and 430. Research, Society and Development, 9(7), e63973884.
Norton, R. L. (2013). Projeto de Máquinas: uma abordagem integrada. Porto Alegre. Ed. 4°. Bookman.
Paiva Silva, A., Cândido, L. C., Trindade, V. B., & Dornelas, P. H. G. (2020). Análise dos efeitos dos tratamentos térmicos de têmpera e particionamento, na microestrutura e propriedades mecânicas de três aços C-MN de aplicação API. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, 16(4), 504-511.
Pereira, A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM.
Pires, A. L. R., Bierhalz, A. C., & Moraes, Â. M. (2015). Biomateriais: tipos, aplicações e mercado. Química nova, 38(7), 957-971.
Pontes, E. A. S. (2019). A linguagem universal: Matemática suas origens, símbolos e atributos. Revista Psicologia & Saberes, 8(12), 181-192.
Porter, D. A., Easterling, K. E., & Sherif, M. Y. (2009). Phase Transformations in Metals and Alloys. Ed. CRC Press.
Schijve, J. (2009). Fatigue of Structures and Materials. London. Ed 2º. Springer.
Shitsuka, R. (2005). Sistema de informação: um enfoque computacional. Rio de Janeiro. Ed. Ciência Moderna.
Singh, G., Saxena, R. K., & Pandey, S. (2020). An examination of mechanical properties of dissimilar AISI 304 stainless steel and copper weldment obtained using GTAW. Materials Today: Proceedings.
Tavares, T. B., Porcaro, R. R.., Cândido, L. C, Faria, G. L. & Dâmaso, H. V. (2020). Desenvolvimento de dispositivo de baixo custo para mecanização da soldagem GTAW e sua aplicação em estudo de solidificação de aço ABNT 430. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, 17(1), 13-22.
Ueda, Y., Murakawa, H., & Ma, N. (2012). Welding deformation and residual stress prevention. Ed. Elsevier.
Vafajou, B., Dias-Da-Costa, D., Bitencourt, L. A. G., & Manzoli, O. L. (2020). Coupling Finite Elements for Modelling Fluid Flow in Fractured Porous Media. In ACMSM25 (pp. 361-371). Springer, Singapore.
Venkateswarlu, K, Kumar, P. N., & Ravikumar, P. S. (2018). Finite Element Simulation of Temperature Distribution, Distortion and Residual Stresses of Dissimilar Welded Joints. Materials Today: Proceedings, 5(5), 11933–11940.
Wei, Z., Jin, H., & Chen, G. (2020). Traction structural stress analysis of fatigue behaviors of girth butt weld within welded cast steel joints. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 179, 104027.
Yang, X., Ouyang, H., Guo, X., & Li, D. (2020). Finite Element Modelling and Damage Detection of Seam Weld. In Proceedings of the 13th International Conference on Damage Assessment of Structures (pp. 51-62). Springer, Singapore.
Zhou, H., Zhang, Q., Yi, B., & Wang, J. (2020). Hardness prediction based on microstructure evolution and residual stress evaluation during high tensile thick plate butt welding. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 12, 146–156.
Zhu, X. K., & Chao, Y. J. (2002). Effects of temperature-dependent material properties on welding simulation. Computers & Structures, 80, 967–976.
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