Welded joints analysis using the finite elements method through the hot spot approach – validation of shear stress cases

Este trabalho apresenta uma análise e comparação entre técnicas de modelagem para simulação numérica de uniões soldadas utilizando o método dos elementos finitos, através do método da tensão estrutural. Uma união soldada do tipo “T” foi modelada com elementos sólidos e submetida a esforços cisalhantes e torcionais, em análises separadas. Os resultados obtidos do modelo sólido foram utilizados como referência para análises posteriores utilizando modelos de casca, em que o filete de solda foi representado com elementos rígidos, assim como também por elementos de casca. As melhores estratégias para modelagem do filete de solda são destacadas a partir desta comparação. Os resultados sugerem que, apesar dos elementos de viga rígidos e de casca serem capazes de gerar resultados satisfatórios de tensões estruturais no pé da solda, os elementos rígidos mostram um resultado mais aproximado com o modelo sólido. Avaliando o deslocamento - paralelamente - percebemos a superioridade dos modelos representados por elementos rígidos sobre os de casca. A partir destes resultados, sugere-se alguns passos básicos a serem tomados na modelagem de juntas soldadas por elementos de casca para a medição direta da tensão atuante em uma solda.This paper presents an analysis and comparison between modeling techniques for numerical simulation of welded joints using the finite element method through the structural stress approach. A “T” shaped welded joint was modeled with solid elements and submitted to torsion and shear stress in separate analyses. Results obtained from the solids model were used as reference for subsequent analyses using plate elements where the weld fillet was represented with rigid, as well as flexible elements. The best strategies to model weld fillets are highlighted from this comparison. The results suggest that even though plate and rigid beam elements are able to deliver satisfactory structural stress at the weld hot spot, rigid beam elements show results that are slightly closer to the solid model. At the same time, the efficiency of rigid beam elements over plate ones in the simulation of weld seems checked. From these results some basic steps are suggested for the modeling of welded joints by plate elements for direct measurement of stress on welds