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A Área de Mecânica dos Sólidos no

DEMEC - EE- UFRGS

na Web:www-gmap.mecanica.ufrgs.br

DEMEC - EE - UFRGS

Copyright, 1999-2000 © Prof. Rogério J. Marczak


Metodologia Moderna De Projeto Mecânico

1234Requisitos de projeto:Função, desempenho, peso, custo,

manutenção etc.

Concepção do produto:Material, geometria, cinemática,

carregamento etc.

Solicitação:Cargas estáticas e dinâmicas, peso próprio,

impacto etc.

Análise do comportamento:Cálculo de deslocamentos, tensões, modos

de vibração, flambagem, etc.

Fabricação:Usinagem, conformação, CNC etc.

Venda

Análise de segurança:Fator de segurança, confiabilidade, vida útil,

obediência a normas etc.

CAD

CAE

CAM


Área de concentração:

Mecânica dos Sólidos Constituída por um conjunto de disciplias

regulamentadas do curso de graduação em Engenharia Mecânica da UFRGS que objetiva disciplinar o futuro engenheiro na abordagem, análise e solução de problemas relacionados à Mecânica dos Sólidos.

Cumprimento de disciplinas obrigatórias e eletivas.


Objetivo:

Desenvolver no estudante subsídios que o capacitem para atividades modernas de concepção, projeto, análise e solução de quaisquer componentes com função estrutural, sejam de natureza sintética ou orgânica, submetidos a quaisquer efeitos que causem solicitação e/ou resposta estática ou dinâmica.


Função Estrutural

Qualquer papel relacionado à transmissão ou suporte de esforços, movimentos ou ações a fim de satisfazer um ou mais critérios técnicos: dimensões, material, resistência, custo, peso, disposição, fabricação, operação etc.


Áreas básicas

Cálculo integral / equações diferenciais. Mecânica dos corpos rígidos. Mecânica dos corpos deformáveis. Propriedades dos materiais. Mecânica experimental. Mecânica computacional.


Campos de atuação

Elementos de máquinas Mecanismos Estruturas mecânicas Vasos de pressão Veículos terrestres Veículos aeroespaciais

Turbinas e reatores Armamentos Implementos agrícolas Transporte de material Biomecânica Etc.


Currículo Mecânica dos Sólidos no DEMEC:

Área relativamente nova. Novos professores e laboratórios:

Dedicação à pesquina e extensão nesta área.

Alterações e inclusões no currículo: Curso moderno Mercado de trabalho

Disciplinas eletivas: Acompanham o progresso da área Especialização do profissional


Home-page do GMAp:


Disciplinas obrigatórias ENG03104 - Mecânica para Eng. Mecânicos ENG03003 - Mecânica dos Sólidos I ENG03004 - Mecânica dos Sólidos II ENG03374 - Vibrações I ENG03353 - Medições Mecânicas ENG03002 - Análise Estrutural Avançada I ENG03381 - Trabalho de diplomação


Disciplinas eletivas ENG03005 - Mecânica dos Sólidos III ENG03012 - Tóp. Esp. em Mec. dos Sólidos ENG03022 - Introd. Mec. da Fratura e Fadiga ENG03024 - Análise de Sistemas Mecânicos ENG03372 - Vasos de Pressão ENG03375 - Vibrações II ENG03376 - Ensaios Mecânicos ENG03377 - Ensaios Não-Destrutivos ENG01168 - Confiabilidade em Engenharia


Disciplinas eletivas (novas) ENG03028 - Dinâmica de Máquinas ENG03029 - Mecânica dos Sólidos IV ENG03031 - Dinâmica de Veículos ENG03034 - Resist. dos Materiais Avançada ENG03035 - Introdução à Tribologia ENG03037 - Métodos Gerenciais em Manutenção ENG03038 - História da Engenharia


MECÂNICA DOS CORPOS RÍGIDOS:

Forças e momentos:


Atrito:

Balística:


MECÂNICA DOS CORPOS DEFORMÁVEIS:

Barras

Vigas

Placas

Cascas

Membranas

Teorias estruturais típicas:


Em princípio, todo problema é 3D (ou 2D)

F

y

z xx

y

F

F

x


Relação custo × benefício do uso de teorias estruturais

A aplicação de teorias estruturais pode levar a simplificações do problema:

Macromodelo

Micromodelo

x

x

y

z

y

x


Resultados típicos da teoria de vigas:

o2 modo

o1 modo

maxy

yR

RM

xR

x


Resultados típicos da teoria da elasticidade:

z

y

xmax

Ponto crítico


E as coisas ainda podem ser dinâmicas:

•V•a•r•i•á•v•e•l

•T•e•m•p•o

•D•i•n•â•m•i•c•o

•E•s•t•á•t•i•c•o

)(tF

)(tF

Deslocamentos, velocidades e acelerações...


ENG03104Mecânica Eng. Mec.

ENG03003Mecânica dos Sólidos I

ENG03004Mecânica dos Sólidos II

ENG03374Vibrações

6

ABC

6

AB

6

U

4

U

ENG03353Medições Mecânicas

4

ABC

Introd. Eng. Mecânica

Física I-C

Cálculo Geom. Analítica IIA

Álgebra Linear I-A

Cálculo Numérico

Eletricidade

Mat. de Constr. Mecânica I-A

Semestre

3

4

5

6

BA


ENG03372Vasos de Pressão

ENG03377Ensaios Não-Destrut.

3

U

3

U

Semestre

6

7

8

A

ENG03005Mecânica dos Sólidos III

ENG03376Ensaios Mecânicos

4

U

3

U

ENG03002Análise Est. Avançada

4

U

B


Semestre A

ENG03012Tóp. Esp. Mec. Sólidos

3

U9 ENG03375

Vibrações II3

U

ENG03024Análise de Sist. Mec.

3

U

ENG03022Introd. Fratura e Fadiga

3

U

ENG01168Confiabilidade na Eng.

4

U10 ENG03381

Trab. de Diplomação4

U

ENG03002


ENG03104 - Mecânica para Eng. Mecânicos:


ENG03003 - Mecânica dos Sólidos I

Barras e vigas:

y

z

x

Linha centroidalz

y

z

yz

y

Seções transversais típicas:


Deflexão elástica sob equilíbrio estável.

M

q

Contato ?

F


Escoamento ?

Falha por escoamento

Escoamento à temperatura ambiente:

Projeta-se para que as tensões nos pontos críticos não ultrapassem esc.

F•Material

•Geometria

•Carregamento

esc


Barras

Vigas

Placas

Cascas

Membranas

ENG03004 - Mecânica dos Sólidos II


Estruturas complexas:


Flambagem

crP

crP

crP

Coluna imperfeita

Comportamento ideal

u

P

u


ENG03374 - Vibrações I

Sistemas não-amortecidos

Sistemas amortecidos


Resposta dinâmica de sistemas mecânicos:

Efeito da massa:

Efeito da rigidez:

Efeito do amortecimento:


Diagnóstico e manutenção de equipamentos:


ENG03353 - Medições Mecânicas

Extensometria:

Medição de grandezas físicas (deslocamento, pressão, torque, deformação, tensão, voltagem, amperagem etc.) e transdutores correlatos.


ENG03002 - Análise Estrutural Avançada

• Método dos Elementos Finitos (MEF)

• Utilização de softwares

• Solução de problemas complexos de engenharia

y

x

),(

),(

yxgv

yxfu

Solução “exata”:

),,,(

),,,(

1021

1021

vvvgv

uuufu

Solução aproximada (MEF):

y

x

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10


Exemplos:

4000 elementos de placa

966 elementos de viga


Exemplos:


Ensaio de tração/compressão:

Ourtos ensaios (torção, flexão, dobramento etc.)

F

u

F u

ENG03376 - Ensaios Mecânicos


esc

max

rup

CA B

A - Região linear

B - Acomodação plástica

C - Estricção

A - Regime elástico

B+C - Regime plástico

Diagrama :


Responsabilidade (riscos ambientais e humanos)

Normas

ENG03372 - Vasos de Pressão


ENG03022 - Introd. Mec. Fratura e Fadiga

t

F

Estágio I

Estágio II

Formação de trincas:


Ensaios de fadiga:

Tração-compressão (push-pull):

Flexão rotativa (rotating bending):

Fx

A

F

x

I

Md

2

F


N

am

600

200

300

500

400

100

[Mpa]

104 105 106 107 108 109

Aço inox 18Cr 9Ni

Aço SAE1035

Alumínio 2024-T4

Curva de vida do material:


Ensaios de fadiga de componentes mecânicos:

Vida útil aceitável?


ENG03024 - Análise de Sistemas Mecânicos


-42000

-37000

-32000

-27000 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

Tempo [s]

For

ça [

N] direita atrás

esquerda atrás

direita frente

esquerda frente


Nós de controle

1.90E+022.00E+022.10E+022.20E+022.30E+022.40E+02

6 7 8 9 10

Ten

são

[M

pa]

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 20 40 60 80 100

Amplitude (MPa)

Cic

los

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