Mecânica da Fratura

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André Ferreira Costa Vieira
Código:
18167
Ano:
2
Semestre:
S1
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
TP(60H)
Área Científica:
Engenharia Mecânica
Objectivos de Aprendizagem:
Esta UC tem como objetivo fornecer uma compreensão profunda dos fundamentos da mecânica da fratura, tanto para materiais dúcteis quanto frágeis, e das técnicas utilizadas para analisar o comportamento de materiais quando sujeitos a carregamentos críticos que podem levar ao surgimento de falhas estruturais. No final da unidade curricular, os alunos deverão ser capazes de:
- Compreender a evolução histórica da mecânica da fratura e seu impacto no projeto de engenharia.
- Aplicar conceitos fundamentais de mecânica da fratura no projeto de componentes estruturais sujeitos a carregamento cíclicos.
- Analisar a influência de diferentes tipos de tensões (média e variável) no comportamento à fadiga e os efeitos de concentração de tensões na extremidade da fenda.
- Utilizar métodos de contagem de ciclos para avaliar o ciclo de vida de componentes sujeitos a fadiga multiaxial.
- Aplicar ferramentas de tolerância ao dano e os conceitos de segurança estrutural nas práticas de engenharia.
Conteúdos programáticos:
1 – Introdução à Mecânica da Fratura: Perspetiva histórica; Abordagem de projeto focada na fratura e tolerância ao dano.
2 - Abordagem S-N da Fadiga: Definições; Curva S-N; Influência da tensão média e variável; Fadiga multiaxial; Regra de Palmgren-Miner;Modelos de contagem de ciclos; Efeitos de concentração de tensões na extremidade da fenda;
3 - Mecânica da Fratura Linear Elástica: Definições; Balanço energético de Griffith; Taxa de libertação de energia; Instabilidade e curva R;Análise de tensões na ponta de fissuras; Plasticidade da ponta da fissura; fratura controlada pelo fator de intensidade K;
4 - Crescimento de fissuras por fadiga: Definições; Descrição do crescimento de fissuras por fadiga; Taxa de crescimento de fissuras por fadiga; Equações de crescimento de fendas por fadiga (Paris, Walker, Forman, Collipriest); Estimativa de vida útil para carga de amplitude constante; Estimativa de vida útil para carga de amplitude variável; Efeitos de sequência.
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
A avaliação é contínua e feita em dois momentos que avaliam aspetos diferentes das competências adquiridas pelos(as) estudantes: um teste escrito (TE) e um conjunto de trabalhos práticos (TP). A classificação final do processo de ensino-aprendizagem é NFA=0,3xTE+0,7xTP. A aprovação acontece quando, cumulativamente, NFA>=10, TE>=8 e TP>=6. A condição de acesso ao exame é TE>=8 e TP>=6. A avaliação de exame é baseada num teste escrito (NE) e nos trabalhos realizados durante o semestre (os trabalhos só são feitos uma vez). A classificação do exame é NFE=0,3xNE+0,7xTP.
Bibliografia principal:
Anderson, T. L. (2017) “Fracture Mechanics – Fundamentals and Applications (4th edition)”
Dowling, N.E. (2013) “Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods for Deformation, Fracture, and Fatigue”
Broek, D (1982) “Elementary engineering fracture mechanics”
Knott, J., (1973) “Fundamental of Fracture Mechanics”
Língua:
Português