Dinâmica de Sistemas Mecânicos
Objetivos
O objetivo desta disciplina é transmitir os conceitos fundamentais de dinâmica de sistemas de corpos múltiplos para a análise de sistemas mecânicos utilizados em diferentes aplicações industriais, desde mecanismos em geral, a biomecânica, a robótica e veículos.
No final desta UC o estudante deverá ser capaz de construir um modelo numérico de um sistema mecânico planar, seja pela programação das equações do movimento com a formulação cartesiana ou outras existentes, seja pela utilização de códigos comerciais.
O estudante também deverá conhecer as potencialidades e limitações dos modelos numéricos, sendo fomentada a utilização racional e adequada dos softwares comerciais no que concerne à representação dos sistemas reais e os seus componentes.
Caracterização geral
Código
12048
Créditos
6.0
Professor responsável
A disponibilizar brevemente
Horas
Semanais - A disponibilizar brevemente
Totais - 80
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
1. Nikravesh, P. E. (2018). Planar Multibody Dynamics: Formulation, Programming with MATLAB®, and Applications. CRC Press.
2. Computer Aided Analysis of Mechanical Systems: Parviz Nikravesh, 1988 Prentice – Hall Publishers. Englewod Cliffs, New Jersey.
Método de ensino
A disponibilizar brevemente
Método de avaliação
A disponibilizar brevemente
Conteúdo
1. Introdução: Conceitos de mecanismo, junta cinemática, corpo rígido e corpo flexível. Análise bidimensional e tridimensional. Conceito de cadeia cinemática, graus de liberdade. Vectores, matrizes, cálculo diferencial. Análise cinemática, análise dinâmica e síntese de mecanismos.
2. Análise cinemática: Coordenadas relativas. Equações dos constrangimentos, das velocidades e das acelerações. Método da partição de coordenadas. Constrangimentos motores.
3. Cinemática plana com coordenadas cartesianas: Coordenadas, constrangimentos e juntas. Equações de posição, velocidade e aceleração. Juntas cinemáticas. Aplicações.
4. Análise dinâmica no plano: Equações do movimento. Vector de forças. Mola-amortecedor-actuador de translação e rotação. Reacções devidas aos constrangimentos. Multiplicadores de Lagrange. Sistema de equações de movimento. Equilíbrio estático. Integração. Estabilização da violação dos constrangimentos. Aplicações.
5. Métodos numéricos para a resolução de Equações Diferenciais Ordinárias: Método de Runge-Kutta. Métodos explícitos. Métodos preditor-corrector. Algoritmos de ordem e passo variável. Equações dinâmicas com um número mínimo de coordenadas.
6. Contacto e impacto de sistemas mecânicos: definição geométrica das potenciais superfícies em contacto, algoritmos de detecção de contacto entre essas superfícies e aplicação de leis constitutivas para representar a interacção dos corpos em contacto. Aplicações a colisões de veículos automóveis.
7. Outras formulações utilizadas para análise dinâmica de corpos múltiplos: coordenadas naturais; coordenadas de junta. Aplicações em biomecânica.