Seleção de Materiais

Código:

M.EMAT010

Sigla:

SM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciência e Tecnologia de Materiais

Ocorrência: 2024/2025 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Metalurgia, Materiais e Processos Tecnológicos
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EMAT	36	Plano de estudos oficial	1	-	6	39	162

Língua de trabalho

Português e inglês

Objetivos

a. Justificação:

A UC Seleção de Materiais tem por objetivo introduzir uma metodologia de seleção de materiais e processos de conformação para componentes. Esta metodologia, desenvolvida pelo Prof. Michael F. Ashby e comercializada pela Ansys Granta, utiliza o software Granta EduPack tomando por base as solicitações mecânicas a que os componentes possam estar sujeitos, para a seleção de materiais. Este software associa uma base de dados de propriedades de materiais, com ferramentas de representação gráfica interativas, que permitem explorar e comparar propriedades dos materiais, com ferramentas de seleção materiais. A unidade curricular apresenta os conceitos, faz a demonstração, dedução e aplicação dos índices de seleção dos materiais, e aplica-os ao desenvolvimento de produtos e componentes.

Desta forma, os estudantes ampliam os seus conhecimentos dos materiais de engenharia e adquirem competências de seleção de materiais. Saber escolher o material certo para uma aplicação de engenharia ou encontrar um substituto adequado é uma mais-valia para um engenheiro de materiais

Resultados de aprendizagem e competências

c. Competências e resultados de aprendizagem -

No final desta unidade curricular, os estudantes deverão conseguir: 

Explicar os conceitos básicos do procedimento de seleção de materiais, através da formulação de problemas em termos de função, objetivos, restrições e variável livre, usando índices de desempenho, objetivos múltiplos e/ou conflituosos.

Usar as ferramentas do software CES Edupack para criar gráficos, pesquisar e selecionar materiais.

Aplicar o procedimento de seleção a problemas reais, estudo de casos, que envolvem a análise do problema e a definição de requisitos (estabelecendo as condições e funções de trabalho, principais solicitações, objetivos e restrições).

Analisar os casos estudo já resolvidos no livro de suporte. Fazer a derivação dos índices de desempenho, selecionar a melhor solução, justificando as simplificações utilizadas. Avaliar criticamente a solução em comparação com as soluções existentes. 

 

Modo de trabalho

Presencial

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

Os estudantes devem ter conhecimento sobre a relação entre o processo de fabrico e as principais propriedades dos materiais.

Programa

1. O processo de design: o conceito e os tipos alternativos de design. As ferramentas de design e as bases de dados de materiais. A relação entre a função do componente, o material, a geometria do componente e o processamento. Um exemplo de desenvolvimento do conceito de design. 2. Os materiais de engenharia e as suas propriedades características: As famílias dos materiais – os metais, os polímeros, os vidros, os cerâmicos, os elastómeros e os materiais híbridos. Gama de propriedades típicas de cada família de materiais. 3. As cartas de propriedades de materiais: o conceito, os tipos e a exploração das propriedades dos materiais através do uso de cartas dos materiais. 4. Selecção genérica de materiais: A estratégia de selecção, os índices de seleção de materiais e o perfil dos atributos do componente, processo de selecção através da especificação dos requisitos funcionais: transcrição dos requisitos, a selecção através dos limites dos atributos, e a ordenação dos índices dos materiais. Os limites dos atributos e os índices dos materiais. Os requisitos funcionais dos componentes e a metodologia de selecção dos índices dos materiais. Metodologia de transcrição dos requisitos funcionais do componente. Selecção dos materiais com base nos limites dos atributos. Ordenação: índices e cartas de materiais. A informação complementar. Selecção de materiais com base no software Ces EduPack e consultas a bases de dados de materiais. Os índices estruturais. Realização de exemplos de aplicação e estudos de casos. 5. Restrições e objectivos múltiplos: Selecção com restrições múltiplas. Objectivos antagónicos, funções penalização e constantes de permuta. 6. Selecção de materiais e o efeito da forma do componente: os factores de forma. Limites À eficiência de forma. As secções estruturais. O influência da forma do componente na selecção dos índices de materiais. Selecção simultânea da forma e do material. 7. Processos de conformação: Atributos geométricos dos componentes e a implicação na selecção dos processos de conformação. As famílias de processos: de conformação, de união e de acabamento. Estratégia de selecção sistemática dos processos. Selecção dos processos com base em critérios económicos. 

Bibliografia Obrigatória

Ashby, Michael F.; Materials selection in mechanical design. ISBN: 0-7506-6168-2 (Referência bibliográfica para o procedimento de selecção materiais)

Bibliografia Complementar

Ashby, M., Shercliff, H., Cebon, D.; Materials: Engineering, Science, Processing and Design, Butterworth-Heinemann - Elsevier, 2012. ISBN: 978-1-85617-895-2 (Referência que contempla também as propriedades mais relevantes dos materiais)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas consistem na apresentação sucinta dos aspetos teóricos mais relevantes e utilização do software CES Edupack na resolução dos problemas  de seleção de materiais.
Serão atribuídos projetos aos alunos que consistirão num problema de seleção de materiais em projeto mecânico. O projeto será desenvolvido pelos alunos, organizados em grupos de três ou 4, fora do período de aulas. Os resultados serão apresentados a meio do semestre com uma apresentação e no final do semestre em forma de poster.

Esta unidade curricular é muito baseada na aprendizagem pessoal, e para isso, os estudantes recebem uma licença para usar o software de seleção de materiais. Os estudantes são incentivados a explorar o software para encontrar as suas próprias soluções, expô-las e discuti-las com seus colegas e com os docentes. As soluções e o procedimento de seleção de materiais devem refletir e aplicar o conhecimento adquirido noutras unidades curriculares do ciclo de estudo.

 

Software

CES EduPack

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de projecto
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de materiais

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	60,00
Trabalho prático ou de projeto	40,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	83,00
Frequência das aulas	39,00
Elaboração de projeto	40,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Realização do projeto com presença obrigatória nas apresentações.

Fórmula de cálculo da classificação final

60%  nota média dos testes/ classificação do exame de recurso + 40% da nota do projeto (10% apresentação intermédia, 10% apresentação do poster e 20% poster final).

É exigida a classificação miníma de 8 valores na média dos testes/exame final.

Provas e trabalhos especiais

Exame de Recurso ou prova escrita equivalente aos testes.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame de Recurso ou prova escrita equivalente

Melhoria de classificação

Exame de Recurso ou prova escrita equivalente

Observações

Nenhuma