Mecânica dos Materiais II
Código
10195
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
João Paulo Miranda Ribeiro Borges, Maria Teresa Varanda Cidade
Horas semanais
5
Total de horas
98
Língua de ensino
Português
Objectivos
A Mecânica de Materiais II, tem por objectivo o estudo do comportamento mecânico de algumas importantes classes de materiais que não foram consideradas na primeira unidade, de Mecânica de Materiais I, fundamentalmente fluidos e materiais poliméricos. O estudo dos fluidos é iniciado na unidade de Física I, mas a um nível muito elementar, procura-se aqui dar ao aluno uma perspectiva mais abrangente do seu comportamento mecânico. Quanto aos materiais poliméricos, desenvolvem-se os conhecimentos já adquiridos em unidades anteriores, para estudar dois fenómenos de enorme importância prática, muito importantes nas aplicações destes materiais, que são a elasticidade e a viscoelasticidade. Pretende-se que o aluno compreenda estes fenómenos e as características moleculares que estão na sua génese, por forma a conseguir na vida profissional, em ambiente fabril, determinar a estrutura físico-química dos materiais utilizados, que melhor corresponda aos objectivos que se pretendem atingir.
Pré-requisitos
Requer-se uma preparação adequada na área da Física, principalmente em Mecânica Newtoniana, e na área da Matemática, principalmente Geometria euclideana, Cálculo vectorial e Cálculo diferencial e integral. Alguns conhecimentos de Física de polímeros são também requeridos, embora o programa ministrado inclua uma revisão geral sobre esta matéria. O nível de conhecimentos requerido nestas áreas é o que é em princípio adquirido pelos alunos aprovados em anteriores unidades da Licenciatura em Engenharia de Materiais: Análise Matemática I, II e III, Física I, Física de Polímeros.
Conteúdo
Capítulo 1. Conceitos básicos de Análise tensorial.
Capítulo 2. Estado de tensão num corpo.
Capítulo 3. Tensores da Deformação e da Taxa de deformação. Vorticidade.
Capítulo 4. Princípios gerais: conservação da massa, do momento linear, do momento angular e da energia, segunda lei da Termodinâmica.
Cap. 5. Equações constitutivas da Elasticidade.
Cap. 6. Comportamento mecânico de polímeros.
Cap. 7. Viscoelasticidade: modelos viscoelásticos, curvas mestras, princípio de sobreposição tempo-temperatura, equação WLF.
Bibliografia
I.M.Ward, J.Sweeney, “An introduction to the Mechanical Properties of Solid Materials”, John Wiley and Sons Ltd, 2004.
N.Phan-Thien, “Understanding Viscoelasticity”, Springer-Verlag, Berlin, 2002
J.B.Ferreira, “Mecânica dos Materiais II”, FCT/UNL, 2011
R. C. Arridge, "Mechanics of Polymers", Clarendon Press, Oxford, 1975
Método de ensino
Aulas teóricas, aulas práticas de problemas e aulas práticas de laboratório. Nas teóricas, é exposta a matéria do programa, com enfoque na compreensão dos diferentes tópicos abordados. As aulas de problemas destinam-se à prática de técnicas matemáticas utilizadas em Mecânica de Materiais, e servem de auxílio à compreensão dos fenómenos físicos envolvidos no escoamento de fluidos, sobretudo não newtonianos, na elasticidade de materiais elastómeros e na viscoelasticidade de polímeros. No Laboratório, prevê-se a realização de experiências mecânicas simples com elastómeros, materiais viscoelásticos e filmes e membranas. Na avaliação, exige-se uma participação positiva nos Laboratórios, necessária para a obtenção de frequência na unidade, bem como um resultado positivo no exame final. Em alternativa a este exame, realizam-se quatro testes escritos, ao longo do semestre. A parte prática dá um contributo de 20%, e a parte teórica de 80%, para a nota final na unidade.
Método de avaliação
A unidade tem uma componente prática, que conduz a uma nota prática NP, e uma componente teórico-prática, que conduz a uma nota NT, ambas compreendidas entre 0 e 20 valores. Para aprovação na disciplina, cada uma destas notas tem de ser pelo menos 10 valores, e a nota final N é dada por N = 0,3 NP + 0,7 NT.
NP é a nota média obtida em dois trabalhos de Laboratório, cuja realização é obrigatória (caso contrário ó estudante não obtém frequência à UC, ficando automaticamente excluído) e NT pode ser obtida numa avaliação contínua com três testes escritos, ou em alternativa no exame de recurso. Cada aluno pode realizar quer os testes, quer o exame de recurso, sendo a sua nota final N a melhor das duas assim obtidas.