Mecânica dos Materiais I
Objetivos
A unidade curricular pretende-se dotar os alunos com os conhecimentos teóricos e práticos necessários para caracterizar mecanicamente materiais – com particular ênfase nos materiais rígidos – cuja estrutura, processos de fabrico e transformação são objecto de outras unidades curriculares. O aluno deverá adquirir autonomia suficiente para que, colocado perante um material:
- saiba como caracterizá-lo mecanicamente e interpretar os resultados obtidos, em função do tipo de material, dos mecanismos de deformação e/ou de fractura.
- possua capacidade para realizar ensaios de controlo das características mecânicas sobre o material recebido de fornecedores e sobre o material transformado, a enviar ao cliente;
- possa interpretar desvios das características requeridas, em função do tipo de material recebido e dos procedimentos de transformação utilizados;
- esteja capacitado para sugerir alterações de processos com vista à adequação às encomendas e à optimização de custos.
Caracterização geral
Código
10194
Créditos
6.0
Professor responsável
Alexandre José da Costa Velhinho
Horas
Semanais - 5
Totais - 84
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
N/A
Bibliografia
George E. Dieter, “Mechanical Metallurgy”, McGraw-Hill-International Student Editions, 1982
M. F. Ashby & D. R. H. Jones, “Engineering Materials, An Introduction to their Properties and Applications”, Int. Series on Mater. Sci. & Technol., vol. 34, Pergamon Press, 1980
Método de ensino
Consideram-se dois tipos de aulas: teóricas e de laboratório. As aulas teóricas, serão ministradas com recurso a projector multimédia, tendo os estudantes acesso a cópia do conteúdo projectado na página da disciplina, suportada na plataforma Moodle. Os trabalhos de laboratório serão realizados pelos próprios estudantes, sob orientação do docente e focam os diferentes tópicos do programa.
O ensino tem um carácter teórico e experimental que permitirá aos alunos adquirir e aplicar os conhecimentos na determinação do comportamento mecânico de materiais rígidos. Nas aulas teóricas a matéria é exposta, o que permitirá a consolidação dos conhecimentos que posteriormente serão postos em prática nas aulas de laboratório. Desta forma, aulas teóricas e de laboratório complementam-se de forma a fornecer uma aprendizagem integrada. Os trabalhos de laboratório assumem um peso importante na avaliação da unidade curricular já que é através destes que os alunos adquirem competências em termos experimentais que lhes permitirão dominar as possibilidades de aplicação de diferentes materiais em componentes estruturais.
No decurso do semestre, proceder-se-á a um apelo constante a conhecimentos adquiridos anteriormente (Física I, Metalurgia Física e Metalografia), procurando ainda estabelecer as bases para assuntos relacionados a tratar em unidades curriculares posteriores (Mecânica dos Materiais II, Tecnologias de Enformação de Mateiais Metálicos, Tratamentos Térmicos e Mecânicos, Compósitos – Materiais e Aplicações, Selecção de Materiais).
Método de avaliação
Testes (dois), exames, relatórios de aulas práticas.
A participação nas aulas laboratoriais, em conjunto com os relatórios das aulas práticas, constitui condição obrigatória para efeito de obtenção de frequência.
Os testes não são obrigatórios mas dispensam o aluno de exame final, desde que a média obtida não seja inferior a 9,5 valores. No caso de estas condições não serem cumpridas o aluno terá de fazer um exame final. A obtenção de nota positiva nalgum dos testes não poderá conduzir a dispensa parcial do exame.
A nota final (NF) é obtida da seguinte forma:
- para a situação de avaliação contínua
NF = 0,30* T1 + 0,30 + T2 + 0,40* P,
- para o caso de aprovação em exame final
NF = 0,60*NE + 0,40* P,
em que
T1 e T2 são as notas dos testes (avaliação contínua)
P é a média das notas dos relatórios
NE é a nota do Exame Final.
Conteúdo
- Visão global do comportamento mecânico dos materiais:
- Definições: tensão, extensão; valores nominais e reais;
- Estados de tensão e de extensão;
- Tensões normais e tangenciais; extensões normais e distorções;
- Tensores das tensões e das extensões.
- Elementos da teoria da elasticidade:
- Lei de Hooke para estados uniaxiais;
- Lei de Hooke generalizada;
- Aplicação da lei de Hooke a casos específicos: materiais isótropos, cúbicos, isótropos transversais e ortótropos.
- Plasticidade dos materiais:
- Mecanismos da deformação plástica:
- Escorregamento e maclagem;
- Influência da temperatura e da velocidade de extensão; superplasticidade;
- Fractura:
- Mecanismos;
- Faciesmacro- e micrográficos;
- Mecânica da fractura;
- Projecto de peças resistentes à fractura;
- Fadiga:
- Peças com e sem entalhes;
- Lei de Basquin;
- Lei de Paris;
- Lei de Goodman;
- Fluência:
- Curvas características;
- Mecanismos de fadiga, em função da temperatura e da tensão;
- Selecção de materiais resistentes à fluência.
- Mecanismos da deformação plástica: