Finite element type of stress analysis for parts based on S235 JR steel welding

Análisis de tensiones mediante elementos finitos de piezas soldadas de acero S235 JR

La determinación de la tensión estática y/o variable, en el caso de estructuras soldadas de formas complejas, es difícil de conseguir. Una solución, sin embargo, es el uso del método de los elementos finitos, implementado mediante diversos programas informáticos especializados. En la actualidad, este método se ha hecho muy popular debido a la gran precisión de los datos obtenidos tanto mediante la investigación como mediante el análisis de elementos finitos. Por lo tanto, el presente artículo trata de la modelización del comportamiento de extracción de uniones soldadas cóncavas y convexas mediante el método de los elementos finitos.

INTRODUCCIÓN

Las investigaciones en este campo han demostrado que la tensión de las piezas soldadas es diferente incluso si la soldadura es de alta calidad y no modifica los flujos de fuerza dentro de las respectivas piezas. Esto se debe al hecho de que, durante la soldadura, la fina capa de material fundido adicional se extiende sobre el material básico, se enfría rápidamente y, como consecuencia, no puede fundir el material básico. Como resultado, hay poca conexión entre el material básico y el adicional[1, 2]. La capa fundida se solidifica rápidamente y los gases y contaminantes no se eliminan por completo. De ahí que se produzcan concentradores de tensiones, que son muy visibles dentro de las capas superiores del material e invisibles desde el exterior. Además, es probable que disminuyan la resistencia a la fatiga. En lo que respecta a las tensiones en las uniones soldadas, se han introducido varios métodos de evaluación en función del tipo de estructura soldada (vehículos, estructuras marinas, etc.) [3, 4].

Asimismo, recientemente se ha desarrollado un análisis global sobre la evaluación de las uniones soldadas basado en el método de los elementos finitos [5]. Se presentan varios métodos que se clasifican de la siguiente manera: según la variación de la tensión nominal determinada por las cargas externas e internas y las características de la sección transversal, así como según la variación de la tensión estructural centrada en el efecto de discontinuidad de las uniones soldadas [6, 7].

MATERIALES Y MÉTODOS

La presente investigación se ha ocupado del análisis por elementos finitos en el caso de la tensión de tracción estática para dos tipos de muestras de soldaduras transversales, soldaduras de esquina convexas y cóncavas. 

La tracción estática ejerce una fuerza de 14 / kN dentro de la muestra. La muestra es de acero S235 JR, no conforme con la norma NF EN 10028-2. Los cordones de soldadura de ambos tipos de muestras se han realizado mediante soldadura manual con arco eléctrico y electrodo aislado.