Mecânica Estrutural

Cód.: EME00526L

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia Mecânica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Objetivos de Aprendizagem

Esta unidade curricular (UC) apresenta-se na sequência da UC de Mecânica dos Materiais. Pretende-se assim aprofundar os conhecimentos de Mecânica fundamentais à análise e projeto de componentes estruturais e estruturas.

Competências a desenvolver:
1. Compreender o fenómeno da fadiga no comportamento de estruturas, bem como incluir o seu efeito no dimensionamento estrutural.
2. Compreender o fenómeno de encurvadura em elementos estruturais esbeltos à compressão e dimensionar esses elementos.
3. Aplicar métodos energéticos para o cálculo de reações e deslocamentos em elementos estruturais e estruturas estaticamente indeterminadas.
4. Compreender a teoria clássica do método dos elementos finitos.
5. Desenvolver capacidades para a utilização de software de método dos elementos finitos para análise estrutural.

Conteúdos Programáticos

1. Fadiga.
1.1. Solicitações uniaxiais e biaxiais.
1.2. Efeito da tensão média. Critérios de Goodman e Soderberg.
1.3. Concentração de tensões. Dimensionamento de componentes estruturais.

2. Encurvadura.
2.1. Carga crítica de colunas Problema de Euler.
2.2. Excentricidade de carregamento. Efeito das condições de fronteira.

3. Teoremas energéticos.
3.1. Energia de deformação. Análise de estruturas articuladas e reticuladas.
3.2. Teorema dos trabalhos virtuais. Teorema do deslocamento unitário.
3.3. Teorema do trabalho virtual complementar. Teorema da carga unitária.

4. Método dos elementos finitos.
4.1. Método geral.
4.2. Elementos 2D. Funções de forma.
4.3. Elementos de viga e elementos de placa.
4.4. Utilização de software específico de cálculo de elementos finitos.

Métodos de Ensino

O ensino desta UC irá recorrer a aulas teóricas para a exposição dos conceitos teóricos e a aulas teórico-práticas para a resolução de exercícios propostos em blocos de duas horas cada. Este sistema será aplicado nos três primeiros capítulos da UC e no início do quarto capítulo para a introdução do método dos elementos finitos (MEF). Nas últimas semanas do semestre serão feitas algumas aulas de exemplos de aplicação de MEF e, posteriormente, será realizado um trabalho prático usando software comercial com apoio tutorial.

Avaliação

A avaliação contínua de conhecimentos inclui duas frequências ( 2x 35%) - FR - e um trabalho computacional (30%) - TC - a realizar no final do semestre.

A nota mínima em qualquer das componentes da avaliação é de 7.0 valores.

Caso o estudante opte por avaliação contínua, a Nota Final (NF) será calculada através de:
NF = 0.35xFR1 + 0.35xFR2 + 0.30xTC

Caso o estudante opte por avaliação por exame, a Nota Final (NF) será calculada através de:
NF = 0.70xMAX(EG,ER) + 0.30xTC

É sempre necessário, portanto, a realização do trabalho computacional (TC). As duas frequências (FR1 e FR2) e os exames global (EG) e de recurso (ER) abordarão apenas os conteúdos dos três primeiros capítulos do programa da unidade curricular.

A aprovação na UC requer NF>= 9.5 valores.

Bibliografia

1. Engineering Mechanics, Statics, 9th Ed. (2018), J.L. Meriam, L.G. Kraige, J.N. Bolton, John WIley and Sons.
2. Metal Fatigue in Engineering, 2nd Ed. (2000), R.I. Stephens, A. Fatemi, R.R. Stephens, H.O. Fuchs, John Wiley and Sons.
3. Bifurcation and Buckling in Structures (2022), K. Ikeda, K. Murota, CRC Press.
4. Mechanics of Materials, 8th Ed. (2011), R.C. Hibbeler, Prentice Hall.
5. The Finite Element Method, 6th Ed.(2005), O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, J.Z. Zhu, Elsevier.