Resumen

La soldadura por fricción (FSW) es una tecnología de soldadura favorable para las aleaciones de aluminio. El proceso FSW implica una compleja transferencia de calor y masa. Los métodos explícitos de partículas sin malla son métodos populares actualmente para simular el proceso, pero requieren un coste computacional elevado. El acoplamiento de métodos explícitos de elementos finitos (MEF) y métodos de partículas sin malla puede aliviar el problema aprovechando la alta eficiencia de los MEF y las ventajas de los métodos de partículas sin malla. Aunque se han realizado muchos esfuerzos para acoplar el MEF y los métodos de partículas sin malla para problemas dinámicos transitorios, rara vez se ha abordado el acoplamiento para problemas de transferencia de calor transitoria. En este trabajo, nos centramos en el tratamiento de este problema. Desarrollamos un método explícito acoplado de MEF y el método de partículas sin malla presentado en un trabajo anterior y lo utilizamos para simular el proceso térmico durante FSW. En el método, se construye un MEF que utiliza una matriz de capacidad calorífica global y una integración numérica de bajo orden para obtener una alta eficiencia. Se propone un nuevo algoritmo de acoplamiento para vincular los cálculos térmicos del MEF de forma débil y el método de partículas sin malla de forma fuerte. Se utiliza el método Forward Euler para la integración temporal con el fin de lograr un algoritmo explícito. El método acoplado se utiliza para calcular un ejemplo numérico que tiene solución analítica. Los resultados calculados muestran que puede alcanzar una buena precisión. El método se emplea para simular FSW de placas de Al 6061-T6. Predice los ciclos térmicos de acuerdo con los resultados experimentales. Presenta una precisión comparable a la del método de partículas sin malla, mientras que su eficacia es superior a la de este último.

• Materias:Matemáticas Análisis Matemático Álgebra Ingeniería Matemática aplicada Lógica matemática
• Subjects:mathematics Mathematical Analysis Algebra Engineering Applied Mathematics Mathematical logic
• Palabras claves:método de partículas sin malla, métodos de partículas sin malla, fem, fsw, método, alta eficiencia, métodos explícitos de partículas sin malla, método explícito de elementos finitos, problemas transitorios de transferencia de calor, método forward euler
• Keywords:meshless particle method, meshless particle methods, fem, fsw, method, high efficiency, explicit meshless particle methods, explicit finite element method, transient heat transfer problems, forward euler method