Mathematical model for the analysis of the thermal behavior in the welding process of a structural steel using software based on the finite element method
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Abstract
Introduction: A welding process to join two pieces of work with the presence of an electric arc is linked to a dynamical system represented by the interaction of two governing equations. Objectives: The general objective of this research was to develop a mathematical model for the analysis of thermal behavior in the GMAW electric arc welding process of a structural steel. Methodology: making an investigation of the descriptive propositional type, with a descriptive scope, a quantitative approach, On the other hand, the methodology of numerical simulation was used with the technique of the Finite Element Method (MEF) and the main instrument that was handled to process all the information collected was a CAE software (Computer Aided Engineering)." Results: the approximate solutions of the interaction of the partial differential equation (EDP) of heat conduction and the Goldak mobile source equation were found, to present a proposal that ended with the analytical, descriptive part of the maximum temperature of the electric arc, the isothermal curves, and the Thermally Affected Zone (ZAT) of a virtual specimen for a given time. For the theoretical validation of the proposed model, another CAE software was used. Conclusions: it is concluded that the mathematical model developed is efficient and valid since for a specific time the relative errors of 2.43% and 1.01% were obtained when comparing the maximum temperatures of the cord and the useful length of the ZAT, respectively.
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