Simulazione numerica del processo di saldatura laser attraverso il metodo degli elementi finiti

The present thesis work, in collaboration with Amada Innovative Software Europe, is placed in the context of numerical models for differential problems. Computational simulation of the laser welding process is the aim of this study: the proposed methodology integrates CAD (Computer-Aided Design) tools with finite element analysis (FEM). The strategic approach consists in three phases: the first concerns the discretization of the computing domain, the second relates to the implementation of the numerical model, while the last relates to analysis and data visualization. The simulation procedure is of undoubted practical utility: the developed code must be understood as an integral part of a subsequent optimization process. High thermal gradients, after cooling, lead to high residual stresses. An accurate study of the welding sequences would allow to reduce thermal shock intensity: an adequate simulation of the welding process is therefore an indispensable premise.

Questo lavoro, svolto in collaborazione con Amada Innovative Software Europe, si colloca nell'ambito della modellistica numerica per problemi differenziali. L'oggetto di indagine della tesi è la simulazione computazionale del processo di saldatura laser: la metodologia proposta integra gli strumenti CAD (Computer-Aided Design) con l'analisi a elementi finiti (FEM, Finite Element Model). La strategia seguita si articola in tre fasi: la prima riguarda la discretizzazione del dominio di calcolo, la seconda consiste nell'implementazione del modello numerico, mentre l'ultima è quella di analisi e visualizzazione dei risultati. La procedura di simulazione messa a punto è di indubbia utilità pratica: il codice sviluppato, infatti, è da intendersi come parte integrante di un successivo processo di ottimizzazione. Gradienti termici elevati, a raffreddamento avvenuto, hanno come conseguenza elevate tensioni residue. Uno studio accurato delle sequenze di saldatura permetterebbe di ridurre gli stress termici: una simulazione adeguata del processo di saldatura costituisce quindi una premessa indispensabile.