Predicción de la Distorsión en Estructuras. Elástico de Elementos Finitos. Dr. Adán Vega Sáenz

Transcripción

1 Predicción de la Distorsión en Estructuras Soldadas utilizando el Método Elástico de Elementos Finitos Dr. Adán Vega Sáenz

2 1. Introducción CONTENIDO 2. Distorsión inducida por la soldadura 3. Métodos para Predecirla Método Experimental Modelos de Redes Neuronales Método termo - elástico Plástico de elementos finitos Método Elástico de elementos finitos 4. Aplicación del método al estudio de estructuras soldadas en automóviles 5. Comentarios finales P redicción de Distorsiones en

3 Predicción de Distorsiones en INTRODUCCIÓN

4 Predicción de Distorsiones en Importancia de la soldadura d Automotriz Naval Aeroespacial

5 Retos de la construcción soldada 1. Utilizar espesores de plancha mas delgados para reducir peso y aumentar velocidad. 2. La reducción de los espesores nos lleva a mayores distorsiones i de las estructuras. 3. Se necesita entonces invertir mucho mas dinero en corregir estas distorsiones P redicción de Distorsiones en 4. Se requiere el desarrollo de herramientas que nos permitan minimizar estas distorsiones durante el proceso de diseño (predecirlas)

6 P redicción de Distorsiones en Los costos adicionales producidos por las distorsiones inducidas por la soldadura alcanza hasta: $3Millones/barco

7 Distorsión Inducida por los Predicción de Distorsiones en Procesos de Soldadura

8 Mecanismo de distorsión inducida por soldadura Predicción de Distorsiones en

9 P redicción de Distorsiones en Placas delgadas

10 Predicción de Distorsiones en

11 Factores o Variables que Influyen en las Deformaciones Pre proceso (Relacionados al Diseño). * Dtll Detalles de las juntas. * Espesores de placas. * Espesores de transición ió (diferentes espesores) * Condiciones de Restricción Mecánica. * Secuencia de Ensamble y Planificación total. Proceso Soldadura. * Calor de Entrada. * Velocidad de desplazamiento. * Secuencia de la soldadura. d P redicción de Distorsiones en

12 Técnicas de Prevención de Deformaciones Fig. 1 Elimination of welds by: a) forming the plate; b) use of rolled or extruded section Fig. 2 Distortion may be reduced by placing the welds around the neutral axis

13 Fig. 3 Reducing the amount of angular distortion and lateral shrinkage hik by: a) reducing the volume of weld metal; tl b) using single pass weld Fig. 4 Balanced welding to reduce the amount of angular distortion redicción de Distorsiones en P

14 Fig. 3 Restraint techniques to prevent distortion a) Welding jig Fig. 1 Pre-setting of parts to produce correct alignment after welding b) Flexible clamps Fig. 2 Pre-bending, using strongbacks and wedges, to accommodate angular distortion in thin plates c) Strongbacks with wedges

15 P redicción de Distorsiones en Back-step welding. Skip welding Fig. 5 Use of welding direction to control distortion.

16 Técnicas de Corrección de Deformación Líneas de calentamiento (line heating). Punto de Calentamiento (spot heating). Triángulo de Calentamiento (triangle heating). P(triangle redicción de Distorsiones en

17 Predicción de Distorsiones en

18 Se pueden predecir las deformaciones en estructuras soldadas y de este modo evitar que estas ocurran Predicción de Distorsiones en

19 Predicción de Distorsiones en Modelos matemáticos simplificados Deformación Inherente

20 Predicción de Distorsiones en Métodos de Predicción ió de la Distorsión

21 1. Método Experimental P Soldadas n Estructuras S Distorsiones en redicción de D Medidor de deformación por contacto Medidor de deformación láser

22 2. Método de redes neuronales para la predicción de distorsiones Sistema de procesamiento de información. Se asemejan a las neuronas biológicas Una característica importante es su capacidad adaptativa. Dendrites Axon Cell body

23 Red Neuronal para predecir Distorsión Predicción de Distorsiones en

24 Modelo o desarrollado ado Predicción de Distorsiones en

25 Resultados de la red neuronal Predicción de Distorsiones en

26 redicción de Distorsiones en 3. Método termo elástico plástico de elementos finitos 80 mm h/4 (c) Plate Width (W) P Z Plate Thickness (h) Y X Plate Length (L) (a) Y (b) Modelo de elementos finitos

27 Análisis Térmico Predicción de Distorsiones en

28 Análisis Mecánico Predicción de Distorsiones en

29 Análisis Mecánico Predicción de Distorsiones en

30 Validación Térmica 600 Temper rature (C) IHI-α Plate Model = 1200 x 1200 x 20 mm Speed = 25 mm/sec Professor Osawa Program Experiment (IHI) y JWRI Program W T 1 L x Time (sec)

31 Validación Mecánica δy (mm) Compuatational Result Experimental Results y W 160 mm L x redicción de Distorsiones en P L (mm)

32 Predicción de Distorsiones en Desventajas 1. consume mucho tiempo computacional 2. está restringido a estructuras sencillas

33 Predicción de Distorsiones en 4. Método elástico de elementos finitos it

34 Predicción de Distorsiones en n Modelo Mallado

35 Análisis Se aplican fuerzas inherentes debidas a las deformaciones plásticas Fuerza Longitudinal Inherente Fuerza Transversal Inherente

36 Resultados de Desplazamiento

37 Predicción de Distorsiones en Ventajas Múltiples cordones de soldadura

38 Vehículo Submarino para inspección de tuberías Predicción de Distorsiones en

39 P redicción de Distorsiones en Estructuras de buques 39

40 Ensamblaje de bloques

41 Predicción de Distorsiones en Desventajas Elástico Termo elástico plástico

42 Predicción de Distorsiones en Comentarios finales

43 La distorsión Inducida por la soldadura juega un importante rol en el costo y la calidad final de una estructura soldada S Estructuras Existen métodos para corregir y minimizar los efectos deln calor en el metal, sin embargo estos no son del todo preciso D de Es necesario poder predecir durante la etapa de diseño, laredicción distorsión que se producirá durante el proceso de fabricación Soldadas Distorsiones en P

44 Los métodos computacionales son una excelente herramienta para resolver el problema de predicción de distorsiones en estructuras soldadas Si se conoce con anticipación la distorsión que se producirá durante el proceso de soldadura, la calidad de las construcciones soldadas aumentara y sobre todo ahorraremos costos. P redicción de Distorsiones en

45 La mecánica computacional es una de las principales herramientas del ingeniero moderno pero... sin los conocimientos adecuados de ingeniería, no se les puede aprovechar debidamente Predicción de Distorsiones en

46 Muchas gracias por su amable atención Doctor Adan Vega Saenz Phone: (507) redicción de Distorsiones en P