Mecânica dos Materiais I
Código
10194
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
Alexandre José da Costa Velhinho
Horas semanais
5
Total de horas
84
Língua de ensino
Português
Objectivos
A unidade curricular pretende-se dotar os alunos com os conhecimentos teóricos e práticos necessários para caracterizar mecanicamente materiais – com particular ênfase nos materiais rígidos – cuja estrutura, processos de fabrico e transformação são objecto de outras unidades curriculares. O aluno deverá adquirir autonomia suficiente para que, colocado perante um material:
- saiba como caracterizá-lo mecanicamente e interpretar os resultados obtidos, em função do tipo de material, dos mecanismos de deformação e/ou de fractura.
- possua capacidade para realizar ensaios de controlo das características mecânicas sobre o material recebido de fornecedores e sobre o material transformado, a enviar ao cliente;
- possa interpretar desvios das características requeridas, em função do tipo de material recebido e dos procedimentos de transformação utilizados;
- esteja capacitado para sugerir alterações de processos com vista à adequação às encomendas e à optimização de custos.
Pré-requisitos
Não estão definidos requisitos obrigatórios.
Todavia, o domínio de conceitos de Álgebra Linear, bem como de Mecânica Clássica, é fortemente aconselhado.
Conteúdo
- Visão global do comportamento mecânico dos materiais:
- Definições: tensão, extensão; valores nominais e reais;
- Estados de tensão e de extensão;
- Tensões normais e tangenciais; extensões normais e distorções;
- Tensores das tensões e das extensões.
- Elementos da teoria da elasticidade:
- Lei de Hooke para estados uniaxiais;
- Lei de Hooke generalizada;
- Aplicação da lei de Hooke a casos específicos: materiais isótropos, cúbicos, isótropos transversais e ortótropos.
- Plasticidade dos materiais:
- Mecanismos da deformação plástica:
- Escorregamento e maclagem;
- Influência da temperatura e da velocidade de extensão; superplasticidade;
- Fractura:
- Mecanismos;
- Facies macro- e micrográficos;
- Mecânica da fractura;
- Projecto de peças resistentes à fractura;
- Fadiga:
- Peças com e sem entalhes;
- Lei de Basquin;
- Lei de Paris;
- Lei de Goodman;
- Fluência:
- Curvas características;
- Mecanismos de fadiga, em função da temperatura e da tensão;
- Selecção de materiais resistentes à fluência.
Bibliografia
George E. Dieter, “Mechanical Metallurgy”, McGraw-Hill-International Student Editions, 1982
M. F. Ashby & D. R. H. Jones, “Engineering Materials, An Introduction to their Properties and Applications”, Int. Series on Mater. Sci. & Technol., vol. 34, Pergamon Press, 1980
Método de ensino
Consideram-se dois tipos de aulas: teóricas/teórico-práticas e de laboratório. As aulas teóricas e teórico-práticas serão ministradas com recurso a projector multimédia, tendo os estudantes acesso a cópia do conteúdo projectado na página da disciplina, suportada na plataforma Moodle. Será igualmente realizada a resolução de problemas. Os trabalhos de laboratório serão realizados pelos próprios estudantes, sob orientação do docente e focam os diferentes tópicos do programa.
O ensino tem um carácter teórico e experimental que permitirá aos alunos adquirir e aplicar os conhecimentos relativos ao comportamento elástico e plástico de materiais rígidos. Nas aulas teóricas a matéria é exposta, sendo as aulas teórico-práticas dedicadas à resolução de problemas relacionados, o que permitirá a consolidação dos conhecimentos que posteriormente serão postos em prática nas aulas de laboratório. Desta forma, aulas teóricas/teórico-práticas e de laboratório complementam-se de forma a fornecer uma aprendizagem integrada. Os trabalhos de laboratório assumem um peso importante na avaliação da unidade curricular já que é através destes que os alunos adquirem competências em termos experimentais que lhes permitirão dominar os aspectos relativos ao comportamento mecânico de materiais estruturais.
No decurso do semestre, proceder-se-á a um apelo constante a conhecimentos adquiridos anteriormente (Álgebra Linear e Geometria Analítica B, Análise Matemática, Introdução à Ciência e Engenharia de Materiais, Física I, Cristaloquímica, Probabilidades e Estatística C, Metalurgia Física e Metalografia), procurando ainda estabelecer as bases para assuntos relacionados a tratar em unidades curriculares posteriores (Mecânica dos Materiais II, Tecnologias de Enformação de Materiais Metálicos, Modelação Computacional de Materiais, Tratamentos Térmicos e Mecânicos, Compósitos – Materiais e Aplicações, Selecção de Materiais).
Método de avaliação
A avaliação será constituída por 2 testes, complementados por um trabalho de grupo e por um trabalho individual.