Análise de Estruturas Avançada

Conhecimentos de Base Recomendados

Resistência de Materiais, Elasticidade e Plasticidade, Mecânica de Estruturas, Álgebra Linear, Análise Matemática.

Métodos de Ensino

Os conteúdos programáticos são apresentados e discutidos nas aulas teóricas, promovendo a compreensão dos conceitos fundamentais e a sua contextualização nas aplicações práticas. Nas aulas teórico-práticas, esses conceitos são aprofundados através da resolução orientada de problemas representativos, com acompanhamento tutorial.

Para reforçar o desenvolvimento de competências de análise e autonomia, são propostos exercícios adicionais para serem realizados fora do ambiente de aula, complementando os problemas resolvidos e orientando o trabalho individual.

A aplicação prática dos conhecimentos adquiridos é consolidada através da modelação numérica de estruturas avançadas, utilizando software comercial baseado no método dos elementos finitos. Esta componente permite ao estudante explorar soluções computacionais, interpretar resultados e aplicar as metodologias de simulação em casos realistas.

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade curricular tem como objetivo principal fornecer aos estudantes uma compreensão aprofundada sobre o comportamento mecânico de materiais compósitos. Pretende-se que os estudantes adquiram competências para: analisar e modelar a resposta mecânica de materiais compósitos sob diferentes condições de carregamento; compreender os mecanismos de reforço e as interações entre matriz e reforço; aplicar teorias micromecânicas e macromecânicas na previsão do desempenho estrutural; avaliar os efeitos do meio ambiente (em particular, temperatura, humidade e envelhecimento) nas propriedades e durabilidade dos compósitos; selecionar materiais e arquiteturas de compósitos em função de requisitos estruturais e ambientais; utilizar ferramentas numéricas e experimentais para caracterização e dimensionamento de estruturas concebidas a partir de materiais compósitos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Introdução aos compósitos: conceitos fundamentais; funções da matriz e do reforço; aplicações. 2. Fundamentos de mecânica dos sólidos: tensor das tensões e deformações; tensões e deformações principais; métodos experimentais para avaliação de deformações. 3. Comportamento macromecânico de uma lâmina: anisotropia elástica, efeitos higrotérmicos; estado plano de tensão; transformação de coordenadas e critérios de rotura. 4. Comportamento micromecânico de uma lâmina: propriedades dos constituintes, frações volumétrica e mássica, densidade e porosidade; relação entre propriedades dos constituintes e propriedades do compósito; determinação experimental das propriedades mecânicas; determinação dos coeficientes térmicos e higroscópicos. 5. Comportamento macromecânico de laminados: teorias de análise; relações tensão-deformação; efeitos higrotérmicos; análise de falha progressiva; efeitos ambientais; impacto; fratura; fadiga; modelação numérica.

Docente(s) responsável(eis)

Ana Paula Betencourt Martins Amaro

Métodos de Avaliação

Avaliação Contínua
Resolução de problemas: 15.0%
Exame: 85.0%

Avaliação Final
Exame: 100.0%

Bibliografia

Daniel Gay (2023). Composite Materials: Design and Applications. CRC Press, Fourth edition, Taylor & Francis Group, LLC, ISBN: 9781032043081.

V.V. Vasiliev, E.V. Morozov (2018). Advanced Mechanics of Composite Materials and Structures. Elsevier. ISBN 9780081022092.

R. Jones (2018). Mechanics of Composite Materials. CRC Press, Second edition. ISBN: 9781560327127 (ebook).

Ronald F. Gibson (2016). Principles of Composite Material Mechanics. CRC Press, Fourth edition, Taylor & Francis Group, LLC, ISBN: 9780429190582.

F.L. Matthews, G.A. Davies, D. Hitchings, C. Soutis (2000). Finite Element Modelling of Composite Materials and Structures. Woodhead Publishing. ISBN: 9781855734227.

A.K. Kaw (2006). Mechanics of Composite Materials. CRC Press. ISBN 0849313430.

I.M. Daniel, O. Ishai (2006). Engineering Mechanics of Composite Materials. Oxford University Press. ISBN: 9780195150971.

R.P. Leal (2005). Materiais Compósitos. Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra.