Cálculo Automático de Estruturas

Ano
1
Ano lectivo
2021-2022
Código
02007337
Área Científica
Ciências de Engenharia Mecânica
Língua de Ensino
Português
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Obrigatória
Nível
2º Ciclo - Mestrado

Conhecimentos de Base Recomendados

Análise matemática, álgebra e métodos numéricos. Devem, ainda, ter conhecimentos de programação de computadores, elasticidade, resistência dos materiais, formulação de problemas de mecânica dos sólidos e a sua resolução pelo método dos elementos finitos. 

Métodos de Ensino

Os conteúdos teóricos desta unidade curricular serão expostos através de aulas ilustradas com casos práticos. Os estudantes serão motivados para aplicar as competências adquiridas através de atividades teórico-práticas associadas à utilização de programas de elementos finitos, incluindo a análise e discussão de resultados. A partilha de experiências profissionais relevantes será encorajada ao longo destas atividades.

A avaliação compreende a apresentação e discussão de trabalhos propostos (20%-30%) e Frequência/Exame final (80%-70%).

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade curricular tem por objectivo proporcionar uma visão global dos modelos numéricos que podem ser utilizados na modelação de diversos componentes estruturais como barras, veios, vigas, membranas, placas e cascas. Procura também destacar o papel da modelação numérica, baseada no método dos elementos finitos, no apoio à tomada de decisões e na melhoria da qualidade do projecto. No final desta unidade curricular, os alunos deverão estar aptos a:

1)         Identificar os vários modelos cinemáticos que podem ser utilizados no MEF;

2)         Conhecer as pertinências e especificidades dos elementos finitos que podem ser utilizados num programa comercial de EF;

3)         Conhecer e utilizar um programa comercial de EF na resolução de problemas estruturais: estática, dinâmica, instabilidade, análise transitória.

4)         Analisar criticamente os resultados numéricos obtidos com base numa, qualquer, modelação e tentar encontrar soluções alternativas.

Estágio(s)

Não

Programa

Parte I: Modelos cinemáticos utilizados no método dos elementos finitos: modelos de estruturas reticuladas, modelos em estados planos, modelos de placas, cascas e estruturas tridimensionais. Equação de equilíbrio para cascas: casca cilíndrica; casca esférica. Tensões nas superfícies das cascas.

Aspectos numéricos e de programação: métodos de resolução de sistemas de equações algébricas, integração numérica. Formulação genérica de um problema dinâmico não linear geral baseada na aproximação pelo método dos elementos finitos: Métodos de resolução de problemas não lineares. Problemas de dinâmica: análise modal e análise transitória. Análise de instabilidade.

Parte II. Práticas de mecânica computacional: Resolução de problemas simples com barras, vigas, placas e cascas. Resolução de problemas de dinâmica: análise modal e análise transitória. Resolução de problemas de instabilidade. Exercícios práticos de ligação entre programas de CAD e de Elementos Finitos.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Resolução de problemas: 30.0%
Exame: 70.0%

Bibliografia

1] Neto, M.A.; Amaro, A.; Roseiro, L.; Cirne, J.; Leal, R., Engineering computation of structures: the finite element method. Springer, 2015

[2] Bathe K.-J., Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall,     New Jersey, 1982.

[3] Zienkiewicz,O.C. and Taylor,R.L., The Finite Element Method, Volume I and II, Mac-Graw Hill Book Company, 1991.

[4] Hinton E. and Owen D. R. J., An Introduction to Finite Element Computations, Pineridge Press Int., Swansea, 1986.

[5] Hinton E. and Owen D. R. J., Finite Element Programming, Academic Press, 1977

[6] Mota Soares C. A., Elementos Finitos em Mecânica dos Solidos, Relatorio M 1.82.03, IST, Lisboa, 1982.

[7] Mota Soares, Carlos A. ; Teorias e Análises de Cascas: Métodos Analiticos e Aproximados; CEMUL, Relatório M1.82.02, IST, Lisboa, 1982.

[8] Ugural A., Stresses in Plates and Shells, McGraw-Hill, 2nd ed, 1999.

[9] A Finite Element Primer, Nafems, 1992