Simulação Biomecânica
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Engenharia Biomédica |
Ocorrência: 2017/2018 - 1S ![Requerida a integração com o Moodle Ícone do Moodle](/feup/pt/imagens/MoodleIcon)
Ciclos de Estudo/Cursos
Língua de trabalho
Português - Suitable for English-speaking students
Objetivos
A unidade curricular de Simulação Biomecânica visa dotar os estudantes de conhecimentos na área dos métodos numéricos para aplicação na simulação associada à biomecânica com especia enfâse no Método dos Elementos Finitos.
Espera-se que, no final do período lectivo, os estudantes tenham adquirido conhecimentos que lhes permitam a utilização de ferramentas tendo em vista a construção de modelos (discretização, imposição de condições de contorno e propriedades de material) e a correta interpretação de resultados, pelo que devem ganhar competências ao nível elementar, tais como, a formulação de um elemento finito (estabelecimento da matriz de rigidez, cálculo do campo de deformações de de tensões).
Resultados de aprendizagem e competências
Os estudantes devem adquirir competências para efectuar uma análise relacionada com biomecânica por recurso ao método dos elementos finitos.
Modo de trabalho
Presencial
Programa
Revisão dos fundamentos da mecãnica dos sólidos (estado de tensão, estado de deformação, leis constitutivas).
O Método dos elementos finitos: Generalidades. Problemas discretos e contínuos. Necessidades de discretização. Análise linear elástica bi-dimensional, pelo Método dos Elementos Finitos. Equação de equilíbrio em domínio 2D. Decomposição em elementos triangulares de 3 nós. Campo de deslocamentos; campo de tensões; sistema de forças nodais. Funções de interpolação ou funções de forma. Matriz de deformações [B]; matriz de elasticidade [D]; matriz de rigidez [K]. Vector solicitação. Apresentação de funções de forma habituais, para elementos 1D, 2D quadrangulares e triangulares e 3D hexaédricos e tetraédricos. Elementos isoparamétricos. Integração pelo método de Gauss. Formulação de alguns elementos para análise linear elástica. Pré e pós processamento: principais tipos de geração de malhas; estabelecimento de isocurvas e sua interpretação.
Aplicação prática do método em sistemas biomecânicos.
Bibliografia Obrigatória
Jacob Fish, Ted Belytschko;
A first course in finite elements. ISBN: 978-0-470-03580-1
Cees Oomens, Marcel Brekelmans, Frank Baaijens;
Biomechanics. Concepts and Computation, Cambridge University Press, 2009. ISBN: 978-0-521-87558-5
Bibliografia Complementar
A. J. M. Ferreira;
Problemas de elementos finitos em MATLAB. ISBN: 978-972-31-1329-7
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
2 aulas teórico-práticas por semana de 1h30min cada para exposição da matéria e demonstração da respetiva aplicabilidade.
1 aula prática (1 hora) em sala de computadores.
Software
ABAQUS
ANSYS Academic Teaching Intro
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída com exame final
Componentes de Avaliação
Designação |
Peso (%) |
Exame |
60,00 |
Participação presencial |
0,00 |
Trabalho escrito |
40,00 |
Total: |
100,00 |
Obtenção de frequência
Realização de um trabalho prático.
Fórmula de cálculo da classificação final
40% trabalho + 60% exame