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Mecânica Estrutural

Código 10411
Ano 5
Semestre S1
Créditos ECTS 6
Carga Horária TP(60H)
Área Científica Aeronáutica e Astronáutica
Tipo de ensino Presencial.
Estágios Não tem estágio.
Objectivos de Aprendizagem Conhecer técnicas para a solução numérica de equações diferenciais em estruturas. Conhecer e saber aplicar o método dos elementos finitos. Conhecer os fundamentos teóricos, a descrição e a prática de programas de elementos finitos, com aplicações a estruturas. Saber analisar criticamente os resultados. Compreender o comportamento dinâmico de estruturas de veículos aeroespaciais quando sujeitas a fenómenos aeroelásticos, contemplando o projeto de alguns componentes críticos. Ser capaz de interpretar as teorias de análise relevantes e saber aplicá-las para casos específicos.
Espera-se que com o conhecimento adquirido os alunos sejam capazes de:
- interpretar literatura publicada sobre o assunto incluindo códigos;
- derivar as equações fundamentais para problemas de investigação;
- ter noção das limitações do conhecimento;
- obter soluções analíticas e desenvolver implementações numéricas.
Conteúdos programáticos 1. Integração numérica de equações diferenciais: Formulação forte e fraca. Equivalência entre formulações. Introdução ao método dos elementos finitos.
2. Conceitos fundamentais: Problema unidimensional. Aproximação de Galerkin. Matriz de rigidez. Vetor de cargas. Exemplos. Espaço de funções multi-lineares. Propriedades da matriz de rigidez. Elementos finitos lineares. Montagem da matriz de rigidez e vetor de cargas globais. Condições de fronteira. Solução do sistema de equações.
3. Formulação de problemas 2D e 3D: Aproximação de Galerkin. Propriedades da matriz de rigidez. Matriz de rigidez e vetor de forças dos elementos. Problema de elasticidade linear.
4. Elementos finitos isoparamétricos: Elemento quadrangular bilinear. Integração numérica. Método de Gauss.
5. Problemas numéricos.
6. Aplicações: Programas comerciais.
7. Análise modal de componentes estruturais de aeronaves: frequências naturais e modos de vibração.
8. Interação fluído-estrutura: Aeroelasticidade estática e dinâmica
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação Esta unidade curricular está estruturada em duas partes: uma parte essencialmente teórica e a outra essencialmente prática. Na primeira parte, as matérias são transmitidas oralmente com apoio de diapositivos multimédia, de informação complementar escrita no quadro e de exercícios resolvidos no quadro. Na segunda parte, são estudados casos recorrendo a artigos científicos e a programas escritos pelos alunos e outros comerciais de análise por elementos finitos.
Bibliografia principal 1. Gamboa. P.V., Apontamentos da unidade curricular – Mecânica Estrutural, ~500 acetatos, UBI, 2020.
2. J.N. Reddy, An Introduction to the Finite Element Method, Third Edition, McGraw-Hill, 2006.
3. E. Becker, G. Carey and J. Oden, Finite Elements: An Introduction, Vol. I, Prentice Hall, Englewood-Cliffs, 1981.
4. Cook, Malkus, Plesha, and Witt, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, 4th Edition, Wiley, 2002.
5. C.A. Mota Soares, Elementos Finitos em Mecânica dos Sólidos, IST/DEM, 1982.
6. K.K. Gupta, J.L. Meek, Finite Element Multidisciplinary Analysis, Seconf Edition, AIAA Education Series, 2003.
7. M.N. Bismarck-Nasr, Structural Dynamics in Aeronautical Engineering, AIAA Education Series, 1999.
8. J.R Wright, J.E. Cooper, Introduction to Aircraft Aeroelsticity and Loads, 2nd Edition, Aerospace Series, Wiley, 2015.
Língua Português
Data da última atualização: 2024-01-19
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