Modelo matemático para el análisis del comportamiento térmico en el proceso de soldadura de un acero estructural mediante un software con base en el método de elementos finitos

Autor: Villacís Ramón, Mayra Elizabeth
Přispěvatelé: Yaulema Castañeda, Jorge Luis, Villa Villa, Vicente Marlon, Alarcón Correa, Diego Francisco
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositorio Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
instacron:ESPOCH
Popis: El objetivo de ésta investigación fue desarrollar un modelo matemático para el análisis del comportamiento térmico en el proceso de soldadura por arco eléctrico GMAW de un acero estructural; haciéndose una investigación del tipo propositiva descriptiva, con un alcance descriptivo y un enfoque cuantitativo, así mismo se utilizó el método deductivo ya que fue necesario primero entender toda la teoría relacionada del comportamiento térmico para encontrar las ecuaciones de gobierno, condiciones iniciales, condiciones de frontera, variables entre otros parámetros para el modelado que representó de manera aproximada el fenómeno real. Por otro lado, se utilizó la metodología de la simulación numérica con la técnica del Método de los Elementos Finitos (MEF) y el instrumento principal que se manejó para procesar toda la información recopilada fue un software CAE (Computer Aided Engineering), de ésta manera, se encontró las soluciones aproximadas de la interacción de la ecuación diferencial parcial (EDP) de conducción de calor y la ecuación de la fuente móvil de Goldak, con el fin que se dió a conocer una propuesta que terminó con la parte analítica y descriptiva de la temperatura máxima del arco eléctrico del proceso de soldeo, las curvas isotérmicas y la Zona Afectada Térmicamente (ZAT) de una probeta virtual para un tiempo determinado. Para la validación del modelo matemático propuesto se utilizó otro software CAE muy manipulado aquí en el Ecuador. Por lo tanto, de acuerdo al análisis realizado se concluye que el modelo matemático que representó al comportamiento térmico es eficiente, apropiado y válido ya que para un tiempo específico se obtuvieron los errores relativos de 2,43 % y 1,01 % al comparar las temperaturas máximas del cordón y la longitud útil de la ZAT respectivamente. The main objective of this research was to develop a mathematical model for the thermic analysis in the process of welding by using an electric arc GMAW of a structural steel; carrying out a positive, descriptive research, with a quantitative approach. Likewise, the deductive method was applied as the first step was to understand the theory related to thermic behavior to find the governing equations, initial conditions, boundary conditions, variables amongst other parameters for the modelling that represented approximately the real phenomena. On the other hand, the theory of Numerical Simulation was also applied in conjunction with the Finite Element Method (FEM) and the main instrument used to process the collected data was the software CAE (Computer Aided Engineering), so in this way the approximate solutions to the interaction of the differential partial equation (DPE) of heat transfer and the Goldak equation of mobile source, with the aim of designing the proposal that finished with the analytic and descriptive parts of the maximum temperature of the electric arc for the welding process, the isothermal curves and the thermically affected zone (TAZ) of a virtual test tube for an specific time period. For the theoretical validation of the proposed mathematical model another software CAE was used, quite well-known locally in Ecuador. Therefore, according to the results of the analysis it was concluded that the mathematical model that represented the thermic behavior is appropriate, efficient and valid for a specific time period, relative errors were obtained of 2,43% and 1,01% when comparing the maximum temperatures of the lace and the useful longitude of the TAZ respectively.
Databáze: OpenAIRE
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