Resistência dos Materiais

Os alunos começam por traçar os diagramas de esforços normais, transversos e momentos flectores em vigas ou barras sujeitas a cargas concentradas, cargas distribuídas e momentos flectores. Determinam o centro geométrico, o momento de inércia e o momento estático em secções transversais. São ensinados os conceitos e as equações fundamentais de resistência dos materiais, permitindo calcular as tensões e as deformações em estruturas simples. A estas noções juntam-se o limite de resistência de um material e o uso do coeficiente de segurança no cálculo da tensão admissível de um componente feito com aquele material. O estudo de elementos estruturais sujeitos a esforços axiais, à torção e à flexão é ensinado com apoio de ferramentas analíticas e gráficas, complementado com exercícios teóricos-práticos de problemas práticos de engenharia organizados por ordem crescente de dificuldade. Este estudo é fortemente apoiado em trabalhos práticos realizados nas aulas de laboratório.

O método de ensino da unidade curricular será maioritariamente centrado no aluno, recorrendo a componentes estruturais de utilização quotidiana, que o aluno, sozinho ou em grupo, terá de analisar e compreender, no âmbito dos conceitos da mecânica.

As bases para a introdução dos conceitos nucleares envolvem a utilização de vários tipos de metodologias de exposição e discussão. Assim, será implementado o seguinte:

– Exposição de conteúdos com recurso a apresentações eletrónicas, a disponibilizar aos alunos como documentação complementar de apoio à UC;

– Visualização de conteúdos multimédia;

– Visualização de componentes e montagens estruturais de suporte à UC;

– Visitas a estruturas metálicas em espaços envolventes ao ISEC.

Serão colocados aos alunos diversos desafios, contextualizados nos vários domínios da unidade curricular. Estes desafios envolvem a compreensão do funcionamento de alguns elementos estruturais aplicáveis no quotidiano, assim como o projeto, desenvolvimento e construção de elementos estruturais para objetivos definidos.

Complementarmente, serão resolvidos exercícios de aplicação de cada um dos conceitos da UC, que servirão de base à apreensão de conhecimentos e ao desenvolvimento dos desafios.

A disciplina de Resistência dos Materiais tem como objectivo numa abordagem tão extensa quanto possível estudar o comportamento de elementos estruturais utilizados nas áreas da construção mecânica e metálica tendo em conta as suas condições de utilização e as solicitações a que estão sujeitos. Determinar o material mais conveniente, forma e dimensões mais adequadas para resistir aos diversos tipos de solicitações externas aplicadas a máquinas, peças, partes de estruturas, etc…, ao menor custo possível e em máxima segurança, define e precisa com clareza o que é exigido ao aluno como futuro engenheiro. Competências: Compreender os conceitos e os procedimentos envolvidos na selecção e dimensionamento de órgãos de máquinas e elementos estruturais. Conhecer e saber utilizar instrumentação de medida e controlo. Saber projectar componentes mecânicos e estruturas reticuladas planas.

1 – Estática

1.1 – Ação mecânica exercida sobre uma estrutura mecânica: forças (forças concentradas e forças distribuídas) e momento (momento de uma força e binário de forças). Tipos de apoio de uma estrutura.

1.2 – Equilíbrio estático de uma estrutura mecânica: Graus de liberdade de um corpo. Tipos de apoio de uma estrutura (móvel, fixo e encastramento). Equilíbrio de uma partícula. Mola elástica linear. Cabos e Polias. Determinação das reações nos apoios de uma estrutura isostática. Equilíbrio de um corpo rígido. Diagrama de corpo livre. Determinação das reações nos apoios de uma estrutura isostática – viga de eixo reto.

1.3 – Esforços internos desenvolvidos numa estrutura mecânica: esforços axiais, esforços transversos, momentos fletores e momentos torsores.

2 – Conceitos Básicos de Resistência dos Materiais

Conceito de tensão: tensão normal e tensão de corte. Conceito de deslocamento e de deformação.

Extensómetro elétrico por resistência. Lei de Hooke. Diagramas de tensão – deformação para materiais dúcteis e frágeis. Conceito de elasticidade e plasticidade. Propriedades mecânicas dos materiais. Princípio da Sobreposição dos Efeitos das Forças. Energia Potencial de Deformação. Conceito de Resiliência e de Tenacidade de um material. Dimensionamento básico de uma estrutura mecânica. Noção de coeficiente de segurança.

3 – Elementos estruturais sujeitos a esforços axiais

Tensões em barras solicitadas axialmente. Princípio de Saint-Venant. Alongamento da barra. Influência da temperatura no alongamento da

barra.; Treliça plana simples.

4- Elementos estruturais sujeitos à torção

Corte puro. Torção em peças de secção circular e não circular. Perfil fechado de paredes finas. Potência transmitida por um motor a um veio.

5 – Elementos Estruturais sujeitos à Flexão

Relações entre carga distribuída, esforço transverso e momento fletor. Diagramas de esforços transversos e momentos fletores de estruturas de eixo reto. Flexão de vigas-barras de eixo retilíneo: flexão pura, flexão simples. Tensões normais de compressão e de tração. Equação da linha neutra. Tensões de corte em flexão. Momento estático para uma seção transversal circular, retangular, em forma de T e em forma de I. Cálculo de deslocamentos em vigas utilizando tablas práticas

Métodos de Avaliação

A unidade curricular funciona em dois regimes possíveis: a) Avaliação contínua; b) Avaliação por exame final. Até à segunda semana de aulas do semestre, o aluno opta pelo regime de avaliação que pretende seguir na unidade curricular.

a) Avaliação Contínua

No regime de avaliação contínua, a unidade curricular incorpora:

Realização de um conjunto de Estudos de Casos que podem envolver experimentação, apresentação oral e discussão a realizar individualmente ou em grupo, e no decorrer das aulas. Os estudos de casos serão apresentados em forma de relatório escrito (formato manuscrito ou em processador de texto) ou outros meios de comunicação e exposição, como por exemplo formato Poster.

São realizados no decorrer das aulas de laboratório, têm um peso 25% na nota final da unidade curricular, ou seja o conjunto dos trabalhos valem 5 valores. Não é exigido presença obrigatória nas aulas nem nota mínima nos trabalhos. Não é permitido qualquer uso de IA. No exame nota mínima obrigatória é de 7 valores numa escala de 0 a 15 valores.

Classificação final: Exame*75% + Estudos de Caso

b) Avaliação por Exame Final

Exame: 100%, nota mínima obrigatória de 9,5 valores numa escala de 0 a 20 valores. Não é permitido qualquer uso de Inteligência Artificial (IA).

Classificação final: Exame*100%

NAO