Simulação Numérica para o Fabrico
Objetivos
O objetivo fundamental da UC é fornecer aos alunos os conhecimentos necessários para a realização da simulação numérica dos principais processos tecnológicos de fabrico, tais como o fabrico aditivo, a soldadura por fusão, a deformação plástica na chapa e na massa e a injeção de plásticos.
No final desta UC pretende-se que o estudante tenha adquirido conhecimentos, aptidões e competências que lhe permitam:
- Descrever os principais parâmetros dos processos de fabrico e a sua influência no resultado;
- Identificar e compreender os principais fenómenos (multifísicos) envolvidos nos processos de fabrico;
- Compreender as bases teóricas do Método dos Elementos Finitos (MEF).
- A potencialidade e a limitação do MEF para descrever esses fenómenos;
- Simular com o MEF os principais processos de fabrico com recurso a sete programas computacionais comerciais: Octave, MatLAB, SolidWorks Simulation, Abaqus, Ansys e LS Dyna.
Caracterização geral
Código
12855
Créditos
3.0
Professor responsável
Rui Fernando dos Santos Pereira Martins, Telmo Jorge Gomes dos Santos
Horas
Semanais - 2
Totais - 28
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
N.A.
Bibliografia
Jorge Rodrigues e Paulo Martins, Tecnologia Mecânica -vol.1 e vol.2 ed. Escolar Editora, 2010
Eugenio Onate, Structural Analysis with the Finite Element Method, Springer, https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8733-2
A.J.M. Ferreira, Problemas de Elementos Finitos em MATLAB, Fundação Calouste Gulbenkian, ISBN: 9789723113297
J.N. Reddy, An Introduction to the Finite Element Method. McGraw-Hill, ISBN: 0-07-112799-2,
Apontamentos dos docentes para a UC
Método de ensino
O método de ensino utilizado nas aulas teórico-práticas é o da exposição oral das matérias, acompanhada com desenhos, esquemas e resumos feitos pelo docente no quadro. São utilizados meios audiovisuais para a projeção de slides. Durante a resolução de exercícios de aplicação – que implicam a simulação numérica de processos de fabrico – o docente apresenta um problema e resolve-o em conjunto com os estudantes, de modo a indicar a estratégia de resolução.
A realização de um trabalho de grupo, assim como a realização de um teste teórico-prático, permite avaliar os conhecimentos apreendidos pelos alunos ao longo do semestre, assim como a eficácia de transmissão dos conhecimentos.
Método de avaliação
A avaliação dos conhecimentos será realizada através de:
1 teste teórico-prático (TP) sobre toda a matéria (40%);
1 trabalho de grupo (TG) (máximo de 3 alunos), com relatório, apresentação e discussão (60%).
A aprovação na componente de Avaliação Laboratorial ou de Projeto pressupõe uma classificação igual ou superior a 9.50 valores no trabalho de grupo. A aprovação na componente de Avaliação Teórico-Prática está dependente da obtenção de uma nota igual ou superior a 9.50 valores no teste teórico-prático. As classificações serão arredondadas às centésimas.
A frequência à Unidade Curricular, válida por um ano, é obtida quando a nota do trabalho de grupo é igual ou superior a 9.50 valores.
A classificação final (NF), relativa à Época Normal, é calculada de acordo com a seguinte fórmula, considerando-se aprovado(a) o aluno(a) que tiver nota igual ou superior a 9.50 valores:
NF = 0.4 x TP + 0.6 x TG (Para obtenção de aprovação NF>=9.50 valores)
A classificação final (NF), relativa à Época de Recurso, é calculada de acordo com a seguinte fórmula, considerando-se aprovado(a) o aluno(a) que tiver nota igual ou superior a 9.50 valores:
NF = 0.4 x Nota do Exame + 0.6 x TG (Para obtenção de aprovação NF>=9.50 valores)
Conteúdo
1. Revisão descritiva dos principais processos de fabrico:
- Subtrativos (corte por arranque de apara, arrombamento e térmicos);
- Aditivos (soldadura por fusão e no estado sólido) e Fundição;
- Deformação plástica na chapa e na massa.
2. A influência das principais variáveis e parâmetros dos processos de fabrico; Necessidade de análise e otimização; O papel da simulação numérica: potencialidades e limitações.
3. Os principais fenómenos (multifísicos) envolvidos nos processos de fabrico:
- Térmicos: condução/escoamento de calor, fusão, solidificação, arco elétrico, efeito de Joule;
- Mecânicos: atrito, deformação (elástica e plástica);
- Fluidos: escoamento de fluido incompressível.
4. Fundamentos do Método dos elementos Finitos: o Método das Diferenças Finitas, formulação do MEF, diferentes tipos de elementos: barra, casca, sólido, funções de forma, geração de malha, condições de fronteira, convergência, erros, análises lineares e não-lineares.
5. Aplicações práticas do MEF aos processos de fabrico:
Software de Elementos Finitos (Solidworks Simulation®, ABAQUS, ANSYS®, LS-DYNA®). Exercícios introdutórios: linear, não linear geométrico e com plasticidade, análise térmica..
Fabrico Aditivo (Generative Design), Soldadura por fusão/Refusão TIG, Deformação plástica (estampagem, martelagem e grenalhagem), Injeção de plásticos.