Simulação da conformação plástica de chapa naval por linhas de calor via método dos elementos finitos

Abstract

O processo de conformação plástica de chapas metálicas com o uso de Linhas de Aquecimento por maçaricos oxigás está basntante difundido, devido à portabilidade e facilidade intrínseca ao processo. Todavia, custos operacionais podem ser altos, em decorrência da dependência de mão-de-obra experiente, nos casos de baixa automatização do processo. Neste trabalho, Simulações Computacionais com o software comercial Abaqus foram efetivadas e validadas, tanto como casos de benchmarking da literatura como com experimentos realizados pelo autor. Os corpos de prova empregados neste trabalho constituiram-se de chapas em aço ASTM A131 AH36, com espessura de 13,7 mm e de corpos de prova em aço SAE 1020, na espessura de 12,7 mm. O modelo computacional do corpo de prova foi concebido. Este modelo retratou as propriedades térmicas e mecânicas variáveis com a temperatura do material AH36, bem como os processos de transferência de calor do corpo de prova com o ambiente, via convecção e radiação. A fonte de calor por tocha oxiacetilênica foi modelada via fonte de Goldak dupla-elipsóide e o coeficiente de filme (convecção) entre a superfície do corpo de prova e o ambiente foi tomado variável com a temperatura. As transformações de fase estão ausentes, dado que a temperatura máxima na conformação por linhas de calor está limitada a 650°C. As simulações computacionais compreenderam a aplicação da tocha oxiacetilênica com resfriamento ao ar. Experimentos de benchmarking foram usados para validar Simulações realizadas neste trabalho. As Simulações validadas foram então empregadas para inferir novos resultados. Os resultados dos deslocamentos nos experimentos de linhas de calor feitos pelo autor foram comparados aos resultados representativos das simulações por computador, via média RMS (root mean square). Os picos de temperatura obtidos experimentalmente pelo autor foram também comparados aos resultados das simulações. O estudo evidenciou então a aplicabilidade das simulações do processo de conformação por linhas de calor à previsão dos deslocamentos na construção naval, com a redução dos custos de retrabalho advindos das técnicas empíricas tradicionalmente empregadas.