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
77
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
W. Lai, David Rubin, Erhard Krempl, "Introduction to Continuum Mechanics", Butterworth Weinemann for Elseivier, USA, 1999.
I.M.Ward, J.Sweeney, “An introduction to the Mechanical Properties of Solid Materials”, John Wiley and Sons Ltd, 2004.~
R. C. Arridge, "Mechanics of Polymers", Clarendon Press, Oxford, 1975
N.Phan-Thien, “Understanding Viscoelasticity”, Springer-Verlag, Berlin, 2002
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 num questionário relativo aos 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 dois testes escritos, ou em alternativa no exame de recurso.
Para realizar a UC por avaliação contínua é necessário que a nota do 1º teste não seja inferior a 7,0 valores. Caso contrário, o aluno está admitido a exame, desde que tenha frequência à UC.