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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
ANÁLISE NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO DE TAILOR WELDED BLANKS SUBMETIDOS AO ENSAIO DE TRAÇÃO UNIAXIAL
Submission Author:
Guilherme Assunção , MG
Co-Authors:
Guilherme Assunção, Etiene Andrade, Wellington Augusto dos Santos , Alexandre Bracarense
Presenter: Guilherme Assunção
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0464
Abstract
Dentre os avanços e técnicas de processamento e fabricação aplicados à indústria automobilística, destaca-se o Tailor Welded Blank (TWB). Duas ou mais chapas de especificações distintas são unidas e submetidas à conformação. Tem-se “o material certo no lugar certo”, otimizando a massa e a resistência mecânica da carroceria veicular. Para prever o comportamento da carroceria, um dos métodos mais utilizados é a simulação numérica por método dos elementos finitos. No caso de TWBs há um desafio adicional: a solda. Normalmente, modelam-se as chapas desconsiderando-se a solda, para reduzir a complexidade e o processamento computacional. Na soldagem a laser, a zona fundida (ZF) e termicamente afetada (ZTA) são muito estreitas, o que dificulta a extração de corpos de prova (CPs) de tração para mensurar as propriedades mecânicas dessa região, motivo pelo qual muitas simulações a desprezam. No entanto, há trabalhos com abordagem experimental (regra das misturas e/ou CPs de menores dimensões (sub-size)) conciliada às simulações. Não há um consenso sobre a real melhora ocasionada com tais abordagens, mas é fato que ao simular TWBs a precisão das análises é reduzida em relação a chapas simples. Este trabalho buscou correlacionar os resultados obtidos em ensaios experimentais de tração uniaxial com TWBs nos quais a linha de solda possuía diferentes orientações, às simulações numéricas. Trabalhou-se com o software Abaqus®, considerando-se as propriedades da linha de solda, obtidas com a Regra das Misturas. Utilizou-se TWB composto de aços livres de intersticiais de diferentes propriedades mecânicas, o que levou a união de três diferentes zonas (dois materiais de base e a região soldada). Para representação, levou-se em consideração as propriedades mecânicas do regime elástico e plástico do ensaio de tração. Constatou-se que a solda faz diferença nos resultados, mas para que isso seja percebido realmente se faz necessário refinar a malha na região, demandando maior tempo de processamento. Considerando-se ou não a solda, desde que qualificada, a ruptura tende a ocorrer sempre no material de menor resistência mecânica. A região soldada possui maior resistência mecânica e relativa ductilidade, atuando como um concentrador de tensões e alterando a direção de fratura do TWB sob esforço de tração. A Regra das misturas se mostrou eficaz para representação da solda e o modelo numérico representado pelo método de elementos finitos, com as condições de contorno impostas e simplificação do material como isotrópico, se mostrou válido com resultados coerentes em relação a carga de ruptura e alongamento.
Keywords
Tailor Welded Blank, simulação numérica, caracterização mecânica, Abaqus
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