Projeto de Fadiga de Ligações Mecânicas e Estruturas Aerospaciais
Objetivos
O objetivo fundamental da UC é fornecer aos alunos os conhecimentos necessários para a realização do projeto à fadiga de ligações mecânicas existentes na indústria aeroespacial, tais como as ligações aparafusadas, rebitadas, soldadas e coladas.
No final desta UC pretende-se que o estudante tenha adquirido conhecimentos, aptidões e competências que lhe permita:
- Descrever os principais tipos de ligações mecânicas passíveis de serem utilizadas na indústria aerospacial;
- Projetar à fadiga os principais tipos de ligações mecânicas envolvidos na montagem e fabrico de estruturas aeroespaciais;
- Identificar, compreender e ter em consideração algumas das condições especiais de propagação de fendas por fadiga, nomeadamente a alta e a baixa-temperatura, sob a infuência da corrosão, ou sujeita a fretting;
- Compreender a influência das condições superficiais, da existência de entalhes, da concentração de tensões e das tensões residuais no projeto à fadiga de ligações mecânicas e de estruturas aeroespaciais;
- Ser capaz de projetar à fadiga de acordo com os princípios de vida infinita, falha segura ou tolerância de dano;
- Compreender os conceitos da Mecânica da Fratura Probabilística;
- Simular com o Método dos Elementos Finitos (MEF) as principais ligações mecânicas com recurso a software comercial (SW Simulation®, Ansys®, Abaqus®).
Caracterização geral
Código
13151
Créditos
6.0
Professor responsável
António José Freire Mourão, Rui Fernando dos Santos Pereira Martins
Horas
Semanais - 4
Totais - 56
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Não são necessários quaisquer requisitos.
Bibliografia
- Fatigue of Structures and Materials, Jaap Schijve, https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6808-9
- Failure Analysis and Prevention, Vol 11, ASM Handbook, ASM International, 2002
- Reddy, J. N.; An Introduction to the Finite Element Method. ISBN: 0-07-112799-2
Método de ensino
Aulas teóricas expositivas e aulas práticas-laboratoriais para resolução de exercícios, preparação de ligações mecânicas e o seu ensaio.
Um teste (30%) e dois trabalhos práticos de simulação de propagação de fendas com idêntica ponderação - 35% - na nota final permitirão avaliar os conhecimentos assimilados.
Método de avaliação
A avaliação de conhecimentos contará com a realização de um teste teórico-prático (Teste) (30%) e de dois trabalhos de propagação de fendas (simulação numérica, T1, e experimental, T2), cada um com um peso de 35% para a classificação final. As notas, de 0 a 20, serão arredondadas às centésimas.
A frequência, válida por um ano, pressupõe a obtenção de uma média ponderada dos trabalhos igual ou superior a 9,50. A nota mínima no teste teórico-prático é de 9,50 valores.
A aprovação na UC pressupõe uma nota final (NF) igual ou superior a 9,50 valores, cujo cálculo dependerá de ser Época de Avaliação Contínua ou Época de Recurso/Especial/Extraordinária, nomeadamente:
Avaliação Contínua: NF = 0,3xTeste+0,35xT1+0,35xT2
Época de Recurso/Especial/Extraordinária: NF = 0,3xExame+0,35xT1+0,35xT2
Conteúdo
1) Descrição dos principais conceitos de Projeto à Fadiga:
- Fator de Intensidade de Tensão
- Propagação de fendas em Modo I, Modo II, Modo III ou misto
- Efeito da tensão média
- Propagação de fendas sob efeito de carregamento de amplitude constante ou variável
- Nucleação e propagação de fendas sob carregamento de tração, flexão, torção ou combinado
- Fadiga oligocíclica, a alto número de ciclos ou a muito alto número de ciclos
- Influência de entalhe(s), concentração de tensões e tensões residuais
2) Descrição das principais ligações mecânicas: aparafusadas, rebitadas, soldadas e coladas;
3) Projeto à fadiga de ligações mecânicas e de estruturas aeroespaciais;
4) Projeto à fadiga envolvendo alta e/ou baixa temperatura, corrosão e fretting;
5) Propagação de fendas por fadiga: modelos de análise e de previsão de vida à fadiga;
6) Ensaios mecânicos de resistência à fadiga e de propagação por fadiga. Análise estatística;
7) Fundamentos da Mecânica da Fratura Probabilistica;
8) Fundamentos do Método dos Elementos Finitos (MEF): diferentes tipos de elementos, geração da malha, modelos de materiais, condições de fronteira e de carregamento, análise de convergência, erros;
9) Software de Elementos Finitos (Solidworks Simulation®, ANSYS® e ABAQUS®). Simulação numérica de propagação de fendas por fadiga;
10) Estudo de casos de falha.