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Mecânica da Fratura - MEMan

Curso Mestrado em Engenharia de Manutenção
Unidade Curricular

Mecânica da Fractura

Obrigatória  x
Opcional  
Área Científica Tecnologia e Projecto Mecânico
Ano: 1º Semestre: 2º ECTS: 7 Total de Horas: 189
Horas de Contacto T: TP: 67.5 PL: S: OT:
Docente

João Manuel Candeias Travassos

T - Teórica; TP - Teórico-prática; PL - Prática Laboratorial; S - Seminário; OT - Orientação Tutorial.

  • Objectivos da unidade curricular e competências a desenvolver

    A unidade curricular tem como objectivo transmitir conceitos teóricos de base da teoria da mecânica da fractura e a apresentação de casos e exemplos práticos de aplicações de engenharia a mecanismos de, fractura frágil, fadiga e fluência. Introdução do conceito de adequação ao serviço (“Fitness for Service”) e das principais metodologias utilizadas a nível internacional.

    Pretende-se ainda transmitir os conhecimentos essenciais sobre o Comportamento Mecânico dos Materiais na perspectiva do projecto e utilização de equipamentos mecânicos. Apresentar os principais procedimentos dos ensaios mecânicos de materiais e as metodologias de previsão de vida e influência dos defeitos em situações de fractura, fadiga e fluência.

    Após aprovação na unidade curricular, o aluno ficará com conhecimentos da aplicação da Mecânica da Fractura à avaliação dos factores críticos associados aos defeitos em condições de fractura e fadiga.

  • Conteúdos Programáticos

    1 – Introdução: Modos de falha. Controle da fractura. Avaliação da fragilidade. Ensaios de impacto

    2 - Mecânica da Fractura Linear Elástica: Critérios energéticos. Factor de intensidade de tensão: Estado de tensão plana: influência na fractura, conceito de curva R. Ensaios, domínio de validade.

    3 - Mecânica da Fractura Elasto-plástica: Conceito de Integral J e CTOD. Curva empírica de projecto. Ensaios limitações e domínio de validade.

    4 – Fadiga: Iniciação e propagação. Fadiga de elevado nº de ciclos. Fadiga Oligocíclica. Curvas SN. Efeito da tensão média. Diagrama de Goodman. Regra de Palgrem-Miner. Factores com influência na fadiga. Métodos de melhoria do comportamento à fadiga Lei de Paris.

    5 – Fluência: Factores que influenciam o comportamento à Fluência. Previsão da vida em fluência. Parâmetro de Orr-Sherby-Dorn. Parâmetro de Larsson-Miller. Ensaios de fluência acelerada.

    6 - Controlo de condição: Conceito de adequação ao serviço “Fitness for Service”. Controle da Fractura. Diagrama de avaliação de falha, FAD. Fadiga.

  • Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular

    Os presentes conteúdos programáticos constituem-se como tópicos avançados no domínio da mecânica da fractura, sendo considerada necessária a existência de conhecimentos ao nível do que é expectável num 1.º ciclo de estudos, num curso de engenharia mecânica ou afim.

    Neste pressuposto, os tópicos propostos (cuja descrição se encontra muito resumida nesta ficha), são considerados adequados, permitindo o aprofundamento de conhecimentos sobre o dano e a saúde estrutural de diferentes tipos de estruturas de efectiva relevância para a formação mais avançada de um futuro profissional de engenharia.

    Entende-se portanto que os conteúdos programáticos propostos permitem atingir os objectivos propostos para esta unidade curricular e assim contribuir para uma formação mais estruturada e completa nesta área.

  • Metodologias de ensino (avaliação incluída)

    A leccionação será efectuada através de aulas de carácter teórico-prático. O aluno será introduzido a cada tema através de exposições de apresentação de cada tópico, seguidas de alguns exemplos práticos para consolidação dos conceitos que acabaram de ser leccionados.
    Nas aulas restantes proceder-se-á à resolução de exercícios onde os alunos aplicarão os conhecimentos adquiridos. Algumas destas aulas envolverão a realização de trabalhos com recurso a aplicações de cálculo simbólico.

    A avaliação de conhecimentos envolverá a realização de conjuntos de problemas individualmente e foras das aulas (NTC) a realização de 2 testes (de igual ponderação) ao longo do semestre ou de 1 exame final (NE). A classificação final (NF) na Unidade Curricular é o resultado de: NF = 0.60 x NE + 0.40 x NTC

  • Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos da unidade curricular

    A metodologia de leccionação adoptada permite ao aluno um acompanhamento mais efectivo dos conteúdos programáticos desta unidade curricular, na medida em que após a exposição de cada tópico, e após a ilustração através de exemplos tipo, cada aluno é solicitado no sentido da resolução de alguns casos (problemas).

    Os alunos são ainda sensibilizados e incentivados a utilizar aplicações informáticas de computação simbólica, no sentido de complementar a sua aprendizagem e de facilitar e agilizar a resolução dos casos propostos.

    Considera-se em conformidade que a metodologia utilizada facilita não só a apreensão mas também a capacidade de utilização de conhecimentos conforme são os objectivos da unidade curricular.

  • Bibliografia Principal
    • Fracture Mechanics – Ewalds, H. Wanhill, R – Ed. Eward Arnold, 1989
    • BRANCO, C., FERNANDES, A., CASTRO, P.. Fadiga de Estruturas Soldadas. Fundação Calouste Gulbenkian, 1986.
    • DOWLIN, N., Mechanical Behaviour of Materials. Prentice – Hall Edition
    • CORREIA DA CRUZ A., CARREIRA J., Ensaios Mecânicos, Edições ISQ
    • FRACTURE AND FATIGUE, Vol. 19 - Metals Handbook - ASM – American Society of Metals