2023
Mecânica Estrutural
Nome: 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
Regime de Frequência: Presencial
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
Aprofundar os conhecimentos de Mecânica fundamentais à análise e projecto de componentes estruturais e estruturas.
Competências a desenvolver:
(a) identificar os diferentes estados de tensão e extensão a que um componente estrutural pode estar sujeito e perceber quais as suas componentes fundamentais;
(b) perceber as simplificações introduzidas no estabelecimento das equações de governo de componentes estruturais e correspondentes limitações das teorias;
(c) analisar o comportamento de um membro estrutural do tipo veio ou viga em torção, flexão e deformação axial, determinando os esforços e deformações sofridos;
(d) determinar os esforços e deformações em estruturas reticuladas e pórticos estaticamente indeterminadas;
(e) analisar o comportamento de placas e cascas em situações simples;
(f) utilizar ferramentas de computação simbólica e softwares básicos na análise de componentes e estruturas;
(g) independência para estudar um tópico utilizando diversas referências bibliográficas.
Competências a desenvolver:
(a) identificar os diferentes estados de tensão e extensão a que um componente estrutural pode estar sujeito e perceber quais as suas componentes fundamentais;
(b) perceber as simplificações introduzidas no estabelecimento das equações de governo de componentes estruturais e correspondentes limitações das teorias;
(c) analisar o comportamento de um membro estrutural do tipo veio ou viga em torção, flexão e deformação axial, determinando os esforços e deformações sofridos;
(d) determinar os esforços e deformações em estruturas reticuladas e pórticos estaticamente indeterminadas;
(e) analisar o comportamento de placas e cascas em situações simples;
(f) utilizar ferramentas de computação simbólica e softwares básicos na análise de componentes e estruturas;
(g) independência para estudar um tópico utilizando diversas referências bibliográficas.
Conteúdos Programáticos
1. Os conceitos de tensão e deformação, medição de extensões, leis constitutivas, caso anisotrópico com efeitos térmicos, equações do movimento e equações de compatibilidade. Critérios de cedência ou falha.
2. Torção de membros rectilíneos de secção arbitrária, e secção fina aberta, fechada e multicelular.
3. Teoria de vigas de secção arbitrária e eixo curvilíneo em flexão não simétrica. Tensão de corte devida ao esforço transverso, acoplamento flexão torção e centro de corte.
4. Introdução à análise de placas. Hipóteses cinemáticas e correspondentes equações de governo. Métodos de solução para placas rectangulares e para placas circulares com carregamento axissimétrico. Breve introdução aos laminados e à análise de cascas axissimétricas.
5. Teoremas energéticos úteis na análise de estruturas e sua aplicação. Aproximações pelo método de Rayleigh-Ritz.
6. Introdução à análise matricial de estruturas e ao Método dos elementos finitos.
2. Torção de membros rectilíneos de secção arbitrária, e secção fina aberta, fechada e multicelular.
3. Teoria de vigas de secção arbitrária e eixo curvilíneo em flexão não simétrica. Tensão de corte devida ao esforço transverso, acoplamento flexão torção e centro de corte.
4. Introdução à análise de placas. Hipóteses cinemáticas e correspondentes equações de governo. Métodos de solução para placas rectangulares e para placas circulares com carregamento axissimétrico. Breve introdução aos laminados e à análise de cascas axissimétricas.
5. Teoremas energéticos úteis na análise de estruturas e sua aplicação. Aproximações pelo método de Rayleigh-Ritz.
6. Introdução à análise matricial de estruturas e ao Método dos elementos finitos.
Métodos de Ensino
O ensino consiste na leccionação semanal de aulas teóricas de duas horas, onde são apresentados e explicados com deduções os conteúdos programáticos, com exemplos, e duas horas de aula teórico-prática em que são resolvidos problemas de aplicação. Duas aulas terão parte experimental. Em todo o semestre existe um horário de dúvidas semanal de duas horas.
A avaliação consiste em dois testes [T_i] realizados ao longo do semestre ou um exame final [E_j] (duas datas possíveis, a data de T2 coincide com a de E1), e três trabalhos computacionais [A_k] com pelo menos um envolvendo parte experimental. Estes elementos são avaliados no intervalo [0, 20]. Existe uma nota mínima de 9.0 para cada T_i ou E_j.
A nota final [NF] é obtida por:
N = 0.6 * máximo((T1+T2)/2, E1, E2) + 0.4 * (A1+A2+A3)/3;
se (T1 e T2 e T3 ou E1 ou E2)>= 9.0 então NF = N
caso contrário NF = mínimo(N, 9.0);
Em épocas de recurso e especiais existe a opção de NF = E_i para i> 1.
O estudante é aprovado se NF>= 9.5.
A avaliação consiste em dois testes [T_i] realizados ao longo do semestre ou um exame final [E_j] (duas datas possíveis, a data de T2 coincide com a de E1), e três trabalhos computacionais [A_k] com pelo menos um envolvendo parte experimental. Estes elementos são avaliados no intervalo [0, 20]. Existe uma nota mínima de 9.0 para cada T_i ou E_j.
A nota final [NF] é obtida por:
N = 0.6 * máximo((T1+T2)/2, E1, E2) + 0.4 * (A1+A2+A3)/3;
se (T1 e T2 e T3 ou E1 ou E2)>= 9.0 então NF = N
caso contrário NF = mínimo(N, 9.0);
Em épocas de recurso e especiais existe a opção de NF = E_i para i> 1.
O estudante é aprovado se NF>= 9.5.
Avaliação
A avaliação continua de conhecimentos inclui duas frequências (2 x 35%) - FR e um trabalho computacional (30%) - TC a realizar durante o semestre, depois da 1ª Frequência.
A nota mínima em qualquer das componentes da avaliação é 7 valores.
A nota final (NF) da avaliação contínua é o resultado de:
NF = 0.35´FR1+0.35´FR2+0.30xTC
O exame final inclui apenas um teste escrito – NF (100%)
A aprovação na Unidade Curricular requer NF ≥ 9.5 valores
Bibliografia
Mechanics of Elastic Structures, 2nd ed. (1981), J. T. Oden, E. A. Ripperger, McGraw-Hill.
Structural Analysis, A unified classical and matrix approach, 7th ed. (2017), A. Ghali, A. M. Neville, CRC Press.
Plates and Shells, Theory and Analysis, 4th ed. (2018), A. C. Ugural, Taylor & Francis.
Structural Analysis, With applications to Aerospace Structures (2009), O. A. Bauchau, J. I. Craig, Springer.
Advanced Mechanics of Materials, 6th ed (2019) A. P. Boresi, R. J. Schmidt, John Wiley & Sons.
Advanced Mechanics of Materials and Applied Elasticity, 5th ed. (2012), A. C. Ugural, S. K. Fenster, Prentice-Hall.
Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells. Theory and Analysis, 2nd ed (2003) J. N. Reddy, CRC Press.
Theory and Analysis of Plates. Classical and Numerical Methods (2004) R. Szilard, John Wiley & Sons.
Introduction to Continuum Mechanics for Engineers (1989), R. M. Bowen, Plenum Press. [http://oaktrust.library.tamu.edu/handle/1969.1/2500]
Structural Analysis, A unified classical and matrix approach, 7th ed. (2017), A. Ghali, A. M. Neville, CRC Press.
Plates and Shells, Theory and Analysis, 4th ed. (2018), A. C. Ugural, Taylor & Francis.
Structural Analysis, With applications to Aerospace Structures (2009), O. A. Bauchau, J. I. Craig, Springer.
Advanced Mechanics of Materials, 6th ed (2019) A. P. Boresi, R. J. Schmidt, John Wiley & Sons.
Advanced Mechanics of Materials and Applied Elasticity, 5th ed. (2012), A. C. Ugural, S. K. Fenster, Prentice-Hall.
Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells. Theory and Analysis, 2nd ed (2003) J. N. Reddy, CRC Press.
Theory and Analysis of Plates. Classical and Numerical Methods (2004) R. Szilard, John Wiley & Sons.
Introduction to Continuum Mechanics for Engineers (1989), R. M. Bowen, Plenum Press. [http://oaktrust.library.tamu.edu/handle/1969.1/2500]
Equipa Docente
- António Rui de Oliveira Santos Silva Melro [responsável]
