-- Descripción | Integración COSMOS/M | Librería Soldaduras | Resultados | Ejemplo de Aplicación | Solicitud de Información --
La soldadura es un factor crítico en la resistencia al fallo de estructuras y componentes de máquinas. A menudo, el cálculo y ejecución de las soldaduras es el aspecto más crítico para conseguir una buena calidad y resistencia de la estructura. FEWeld es una potente herramienta matemática que permite calcular el tamaño y disposición del cordón de soldadura aprovechando los resultados del Análisis por Elementos Finitos de modelos de COSMOS/M mallados con elementos SHELL. FEWeld extrae de los resultados del modelo de EF información sobre cargas y tensiones de forma que sean directamente utilizables para el cálculo de soldaduras. FEWeld maneja una base de datos con múltiples tipos de soldaduras, casos de carga y criterios de evaluación.
FEWeld incluye una Librería de Tipos de Soldaduras que permite realizar combinaciones de soldaduras en ángulo de simple o doble cara y soldadura de uniones con penetración parcial. La biblioteca de soldaduras está definida en un lenguaje de formulación tipo "C" sencillo y de fácil personalización por parte del usuario que permite optimizar los parámetros de diseño de la soldadura ante un objetivo de diseño tal como minimizar el volumen de soldadura e imponer restricciones de diseño tales como la tensión máxima en la sección de la garganta de la soldadura.
La formulación se evalúa en cada nodo y elemento de la soldadura para cada caso de carga a partir de los resultados de cargas y tensiones resultantes del análisis por elementos finitos del modelo de COSMOS/M mallado con elementos SHELL. Los resultados del "espesor de garganta" obtenidos por FEWeld en cada nodo y elemento de la soldadura se representan como gráficas X-Y a lo largo del cordón de soldadura, para cada caso de carga y cada configuración de soldadura y determinar así el peor caso de carga de todos.
Proceso
de Cálculo
El procedimiento de cálculo realizado por FEWeld para cada unión soldada es el siguiente:
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Obtención de las tensiones superior e inferior ("top" y "bottom") en cada nodo de cada elemento de la soldadura en la pieza terminal. | ||||||||||
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Con la información extraída de
COSMOS/M de los elementos de la pieza terminal que tienen un borde en el cordón de
soldadura, se realiza lo siguiente:
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Las tensiones en cada nodo de la soldadura se transforman al sistema local de coordenadas de la soldadura. | ||||||||||
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En base a las tensiones superior e inferior ("top" y "bottom") y el espesor del elemento en cada nodo, se calcula la carga transmitida a través de la soldadura en el nodo (por unidad de longitud). | ||||||||||
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La información sobre cargas, tensiones y geometría está disponible en la Formulación de la Soldadura ("Weld Formulation") usada en la unión. El "Weld Formulation" es uno de los algoritmos matemáticos incluidos de forma estándar en el programa o definido por el usuario. Este algoritmo calcula los valores de los parámetros de diseño de la soldadura (en general el tamaño de la soldadura o "espesor de garganta") que minimiza o maximiza una medida (habitualmente el tamaño o el área) con unos límites de restricción (en general la tensión a cortadura admisible que actúa en la sección de la garganta, y posiblemente el espesor mínimo de la soldadura). Por ejemplo, un algoritmo puede ser el siguiente: "calcular la tensión a cortadura en la garganta variando el tamaño de la soldadura de forma que la tensión a cortadura en la garganta sea menor o igual que la tensión a cortadura admisible en la garganta y que se minimice el tamaño de la soldadura". |
Interacción
con COSMOS/M
Cada estudio creado en FEWeld contiene la definición de la configuración a analizar, incluyendo:
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Las diferentes soldaduras existentes en el modelo ("Welds"), |
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Las Tensiones Admisibles del material de aportación de los electrodos ("Stress Allowable Sets"), y finalmente |
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Los Casos de Carga usados en el modelo de Elementos Finitos de COSMOS/M ("Load Cases"). |
Los datos que se deben incluir para definir cada una de las soldaduras son:
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El número de la soldadura, |
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El tipo de soldadura, |
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La tensión admisible, |
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Una descripción de la soldadura, y |
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La propia especificación de los nodos y elementos de la soldadura en el modelo de Elementos Finitos de COSMOS/M |
El cordón de soldadura ("Weld Definiton Data") se define entrando los valores de las variables o parámetros utilizados en la formulación del tipo de soldadura utilizada, así como indicar los nodos y elementos de la soldadura en el modelo de Elementos Finitos en COSMOS/M.
La identificación de los nodos del cordón de soldadura se puede realizar de dos formas: en base a la geometría introduciendo directamente los números de curvas asociadas con los nodos que forman la soldadura, o bien dando directamente el número de la Lista de Nodos de la soldadura creada en COSMOS/M previamente utilizando las diferentes órdenes de creación de Listas de Selección de Nodos tal como SELREF, SELPICK, etc..
Los elementos SHELL que definen la pieza terminal se identifican en base a la geometría o directamente mediante sets de selección de elementos. En el primer caso se introduce la relación de Regiones o Superficies (RG#´o SF#) asociadas a la pieza terminal y FEWeld automáticamente determina en COSMOS/M mediante operaciones de Unión e Intersección entre selecciones (orden SELSETOP) los elementos SHELL de la pieza terminal.
Librería
de Soldaduras
FEWeld se suministra con una amplia librería paramétrica de más de 20 tipos de soldaduras que permite definir la mayoría de las combinaciones de soldaduras de Cordones en Angulo y de Penetración Parcial de Simple y Doble Cara, así como la posibilidad de definir Formulaciones de Usuario. Los valores paramétricos de cada formulación se definen en la ventana "Weld Definiton Data".
Presentación
de Resultados
FEWeld ofrece una amplia variedad de salida de resultados con diferentes niveles de detalle. El más escueto es el llamado "Resultados por Soldadura" que indica para cada soldadura el caso de carga más desfavorable, el nº de nodo, y el tamaño máximo de la soldadura requerida.
El informe de "Resultados por Caso de Carga" es más completo: para cada soldadura lista todos los casos de carga indicando en cada uno el máximo valor de la soldadura y el nº de nodo, señalando con una flecha el peor Caso de Carga de todos.
Y por último para cada soldadura FEWeld muestra la gráfica de variación del tamaño de la soldadura a lo largo de su longitud:
Información
sobre FEWeld (Actualizado 5 de Junio, 2000). . .
. . . 854 KB
"Determining
Weld Loads and Throat Requirements With FEA ..." (Welding Journal, Abril 1999). . . . . . 517 KB
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