Tópicos Avançados em Mecânica Estrutural

Objectivos

O objectivo da disciplina é permitir aos alunos apreenderem algumas matérias que não constam das disciplinas do curso, mas que podem ser consideradas importantes na área da Mecânica Estrutural. É o caso do estudo do comportamento mecânico dos materiais compósitos constituídos por uma matriz reforçada por fibras, dispostos em várias lâminas de forma a constituírem um laminado, que são cada vez mais usados para construir estruturas em Engenharia Mecânica. Também é o caso da matéria de optimização estrutural, que é agora leccionada nesta disciplina em vez de o ser na disciplina de Métodos Computacionais em Engenharia Mecânica, que passa a estar, desde o ano lectivo 2017/2018, exclusivamente associada ao ensino do método dos elementos finitos.

 

 

Caracterização geral

Código

12043

Créditos

6.0

Professor responsável

António Paulo Vale Urgueira, João Mário Burguete Botelho Cardoso

Horas

Semanais - 4

Totais - 56

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Para a frequência a esta unidade curricular é recomendado que os alunos tenham tido aprovação nas Mecânica dos Sólidos I/II e Vibrações Mecânicas e Ruído.

Bibliografia

Mechanics of Composite Materials, Robert M. Jones, Taylor & Francis, London, 1999.

Introduction to Optimum Design, Fourth Edition, Jasbir S. Arora, Science Direct, 2016

Método de ensino

Aulas teóricas e aulas práticas.

Método de avaliação

A avaliação contínua dos alunos termina no último dia de aulas do semestre e consta de dois trabalhos e dois mini-testes.

1º Trabalho ( TR1 ) – Trabalho de grupo envolvendo a determinação de propriedades macroscópicas de um compósito através da análise de um RVE.

2º Trabalho ( TR2 ) – Trabalho de grupo sobre modelação, análise e optimização de estruturas.

1º Mini-Teste ( T1 ) – Teste de avaliação sobre a primeira parte da matéria (Compósitos).

2º Mini-Teste ( T2 ) – Teste de avaliação sobre a segunda parte da matéria (Optimização).

Todas as componentes da avaliação são obrigatórias e a presença nas aulas teóricas e práticas é fundamental. Os trabalhos requerem a elaboração de relatórios e devem ter uma classificação mínima de 10 valores. Para ter aprovação na disciplina o aluno deverá ter a média ponderada calculada pela equação seguinte positiva na avaliação, isto é,

 0,25 x TR1 + 0,25 x TR2 + 0,25 x T1 + 0,25 x T2 >= 10

No caso do aluno reprovar na avaliação contínua poderá ir a exame (E) e, nesse caso, deverá ter uma nota igual ou superior a 9,5 valores e a aprovação na disciplina será dada pela seguinte equação,

0,25 x TR1 + 0,25 x TR2 + 0,5 x E >= 10

Conteúdo

Introdução aos materiais compósitos constituídos por resinas reforçadas com fibras. Comportamento macromecânico de uma lâmina. Relações tensão–deformação para materiais anisotrópicos. Comportamento micromecânico de uma lâmina. Comportamento de laminados. Modos de falha e critérios de falha. Modelos numéricos de compósitos: micro, meso e macro escala. Optimização de estruturas constituídas por materiais compósitos.

Formulação de problemas de optimização estrutural. Optimização de dimensões, de forma e de topologia. Optimização constrangida e não constrangida. Conceito de multiplicador de Lagrange. Optimização linear e não linear. Condições de optimalidade (KKT). Optimização contínua e discreta. Funcionamento dos algoritmos baseados no gradiente. Funcionamento dos algoritmos evolutivos. Resolução de problemas de optimização dimensional de estruturas utilizando os programas OCTAVE e ANSYS.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: