Fadiga e Mecânica da Fractura

Código:

PRODEM090

Sigla:

FMF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia Mecânica

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Mecânica Aplicada
Curso/CE Responsável:	Programa Doutoral em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
PRODEM	9	Plano de estudos oficial a partir de 2009/10	1	-	6	28	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

A disciplina visa fornecer conhecimentos relativos à avaliação da integridade estrutural de construções mecânicas, na possível presença de fendas. Os conhecimentos a adquirir são relevantes quer para o projecto de equipamentos tomando em consideração a sua danificação em serviço, nomeadamente por fadiga, quer para a interpretação de causas de falhas estruturais ('failure analysis'). Espera-se que os alunos aprovados desenvolvam nomeadamente a capacidade de:

- selecionar os critérios e os procedimentos relevantes para a avaliação da integridade estrutural de componentes mecânicos, de estruturas e ligações estruturais contendo fendas, e realizar essa avaliação;

- proceder e coordenar a análise de causas de rotura por fractura e fadiga, em casos reais;

- interpretar criticamente a literatura relevante, incluindo códigos e normas, e as partes de códigos e normas, que tratam o problema da fractura e fadiga.

Resultados de aprendizagem e competências

- selecionar os critérios e os procedimentos relevantes, para a avaliação da integridade estrutural de componentes mecânicos, de estruturas e ligações estruturais contendo fendas, e realizar essa avaliação;

- proceder e coordenar a análise de causas de rotura por fractura e fadiga, em casos reais;

- interpretar criticamente a literatura relevante, nomeadamente artigos técnicos, os códigos e normas, e as partes de códigos e normas, que tratam o problema da fractura e fadiga.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimento, e gosto pelos assuntos: mecânica dos sólidos; teoria da elasticidade; método dos elementos finitos.

Programa

1. Mecânica da Fractura Linear Elástica. Análise de tensões na extremidade de fissuras. O conceito de factor de intensidade de tensão, K. Métodos energéticos. O conceito de taxa de libertação de energia, G. Relações entre K e G. Região plástica na extremidade de fissuras. Estado plano de tensão e de deformação. Fissura elástica equivalente. Tenacidade em estado de deformação plano - KIc. A norma ASTM E399. Curva de resistência e estabilidade da propagação de fissuras. Determinação experimental da tenacidade. 2. Mecânica da Fractura Elasto-Plástica. O modelo de Dugdale. Crack Opening Displacement - ensaios e normalização. A Welding Institute Design Curve. O integral J. Relações COD - J. 3. Propagação estável de fissuras: fadiga e corrosão sob tensão. Lei de Paris. O conceito de limiar de propagação. Relações entre os ensaios SN (Wohler) e os ensaios de Mecânica da Fractura. 4. Aplicação da Mecânica da Fractura a Materiais Compósitos. 5. Análise de roturas (failure analysis). O critério CEGB R6. 6. Mecânica da fractura computacional. Cálculo do integral J, da taxa de libertação de energia e do factor de intensidade de tensão.

Bibliografia Obrigatória

Knott, John; Fracture mechanics. ISBN: 0-901716-28-6
Ewalds, H. L.; Fracture mechanics
Anderson, T. L.; Fracture mechanics. ISBN: 0-8493-4277-5
Broek, David; Elementary engineering fracture mechanics. ISBN: 90-247-2656-5
Branco, Carlos Augusto Gomes de Moura; Fadiga de estruturas soldadas
Albertino Arteiro, Paulo Tavares de Castro; Mecânica da Fratura e Fadiga: Exemplos de cálculo e aplicação, Edições FEUP, 2014. ISBN: 9789727521593

Bibliografia Complementar

Sanford, R. J. 340; Selected Papers on Foundations of Linear Elastic Fracture Mechanics. ISBN: 0-912053-55-0
Gdoutos, E. E.; Fracture mechanics criteria and applications. ISBN: 0-7923-0605-8
Sanford, R. J. 340; Selected Papers on Crack Tip Stress Fields. ISBN: 0-912053-56-9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas são essencialmente teórico-práticas. Existe uma sessão de laboratório, em que os alunos contactam com equipamento e procedimentos de ensaio. Adicionalmente, são apresentados e discutidos com os alunos trabalhos de ID em curso.

Software

Ansys 5.7

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia aeroespacial
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia industrial > Design mecânico
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia mecânica

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	110,00
Frequência das aulas	50,00
Total:	160,00

Obtenção de frequência

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Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação resulta do desempenho no exame; em casos de dúvida, e quando tal favoreça o/a aluno/a, são tomadas em consideração a qualidade dos trabalhos apresentados e a assiduidade.

Provas e trabalhos especiais

Os alunos serão INCENTIVADOS a realizar trabalhos sobre temas que serão propostos quando oportuno. (O interesse e desempenho nesses trabalhos sugeridos é, naturalmente, tido em consideração quando a classificação final é atribuida).

Trabalho de estágio/projeto

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Avaliação especial (TE, DA, ...)

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Melhoria de classificação

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Observações

Existindo número significativo de alunos estrangeiros, o curso poderá ser dado em Inglês, como já sucedeu no passado. Naturalmente que tal só sucederá caso os alunos Portugueses estejam de acordo - também já sucedeu no passado que os alunos Portugueses se opuseram à leccionação em Inglês.