Resistência dos Materiais 2002/2003 Curso de Gestão e Engenharia Industrial

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1 1/5 Resistência dos Materiais 2002/2003 Curso de Gestão e Engenharia Industrial Nome do Docente: Lúcia M.J.S. Dinis Secção de Mecânica Aplicada, Demegi Edifício L, Gabinete 309 Rua Roberto Frias, , Porto, Portugal Telefone: ou Secretária ldinis@fe.up.pt Horário de Atendimento de Alunos: Todos os dias das 10h às 12 h e das 14h às 15h 30m. 1ª Aula Duração - 1 Hora Data - 22 de Setembro de 2003 Sumário: Apresentação e breve referência aos objectivos da disciplina, ao conteúdo da disciplina, textos de apoio e métodos de avaliação. Objectivos da Aula: Compreensão da necessidade do Estudo da Resistência dos Materiais e percepção dos objectivos a atingir para a disciplina. Apreensão da metodologia a seguir no sentido de atingir os objectivos estabelecidos para a disciplina. Resumo do Conteúdo da Aula 1- Designação da Disciplina: Resistência dos Materiais Para efeitos de pesquisa Bibliográfica e informações na Internet o conteúdo associado a esta disciplina pode aparecer com outras designações nomeadamente as duas seguintes: Mecânica dos Materiais e Mecânica dos Sólidos (designação mais corrente). Com esta designação pretende referir-se a Ciência que estuda o processo de Deformação dos Sólidos quando sujeitos a Acções Externas, entendendo-se por Deformação a mudança de dimensão e/ou forma de um sólido.

2 2/5 2- Objectivos a Atingir com a Disciplina Figura 1.1: Cadeira de Escritório Apreensão dos Conceitos Fundamentais da Mecânica dos Sólidos com ênfase no estudo das Peças Lineares isostáticas com vista à determinação da sua capacidade resistente em serviço. A introdução dos conhecimentos necessários à posterior aprendizagem da análise e dimensionamento de Estruturas e Sólidos sujeitos a Acções Externas e ao peso próprio. Familiarização com as grandezas utilizadas na análise do comportamento elástico de sólidos e estruturas. O objectivo último é a aprendizagem pelo aluno do conteúdo teórico e o desenvolvimento da capacidade do aluno de utilização dos conhecimentos teóricos nomeadamente na resolução de problemas cuja solução possa ser conseguida a partir desses conhecimentos. 3- Resumo do Conteúdo da Disciplina 1ªParte Introdução à Elasticidade: Tensor das Tensões. Conceito de Tensão, Componentes Cartesianas, Equações de Equilíbrio, Tensões Principais, Mudança de Eixos, Estado Bidimensional de Tensão e Circulo de Mohr para o caso Bidimensional. Tensor das Deformações. Conceitos de Deformação, Deformações Principais, Equações de Compatibilidade e Circulo de Mohr. Relações Tensões - Deformações. Lei de Hooke Generalizada, Constantes Elásticas do Material. Critérios de Resistência. Critério de von Mises e Critério de Tresca. 2ªParte Peças Lineares. Esforços Axiais. Tracção e Compressão. Flexão de Vigas. Esforços. Momentos Flectores e Esforços Transversos. Distribuição de Tensões Axiais e de Corte. Tensores das Tensões e Deformações num ponto da Viga. Cálculo da Deformada, Métodos Analíticos e Numéricos. Torção de Veios. Veios Circulares, Veios de forma arbitrária, Analogia de Membrana e Método das Diferenças Finitas. 4-Metodologia de Ensino Aulas teórico-práticas: exposição da matéria com utilização de Acetatos e eventualmente do quadro, formulação e resolução de problemas - tipo no final de cada assunto. Distribuição de folhas com problemas propostos para resolução, apoio do Docente aos alunos, individualmente, ao longo da resolução. No caso de surgir uma dificuldade generalizada, as questões subjacentes à dificuldade serão abordadas pelo docente para toda a turma. A sequência Histórica do conhecimento não é necessariamente respeitada por se tratarem de conhecimentos que podem ser considerados clássicos e para estes conhecimentos se privilegiar uma das sequências lógicas.

3 3/5 5- Avaliação Duas frequências durante o semestre. Dispensam de exame os que tiverem nota superior a 10 valores. Cada frequência é composta de uma parte teórica (35%) e de uma parte prática (65%). A 1ª frequência tem peso 40% na classificação e a 2ª frequência tem peso 60%. As classificações das frequências para os alunos não dispensados da prova final têm peso 20% na classificação final. A composição de cada teste de exame é igual à frequência sendo 35% teórica e 65% prática. A parte Teórica é efectuada sem consulta e a parte prática com consulta de um dos textos recomendados. Nota: A classificação final máxima, por via exclusiva da frequência e dos exames escritos, fica limitada a 17 (dezassete) valores, sendo necessária a realização de uma prova oral suplementar para o aluno poder ter acesso a uma classificação superior. 6- Recomendações aos Alunos Figura 1.2: Tensões numa Peça solicitada Tempo de Estudo para Garantir Sucesso Total (Apreensão e Compreensão Total) na Aprendizagem: Prevê-se que o tempo médio necessário para estudar o conteúdo da disciplina teórico e prático seja de cerca de 70 horas (para o estudo do conteúdo associado a duas horas de exposição pensa-se que possa ser necessário no mínimo o triplo desse tempo para assimilar convenientemente o conteúdo), no caso dos alunos quererem atingir sucesso nas frequências o Estudo Semanal médio aconselhado é de 6 a 8 horas admitindo 12 Semanas de Estudo, sendo de prever que a segunda parte da disciplina exija a ocupação de mais tempo do que a 1ª parte. Resolução dos Problemas Propostos para as Horas de Estudo: A não resolução dos problemas propostos pode ser fatal sobretudo na 2ª parte, este tipo de disciplina exige que mais de metade do tempo de estudo seja ocupado na

4 4/5 resolução de problemas, o contacto com os problemas propostos para Resolução nas Horas de Estudo libera o aluno de hesitações, permite-lhe detectar as lacunas de compreensão que tem e torna-o mais eficiente no contacto com novos problemas. O treino é fundamental não só no desporto físico. No caso de preferirem podem resolver problemas propostos nalguns dos textos de apoio ou outros que disponham e que se revelem interessantes. Esta necessidade é bastante exigente em termos de tempo. O ALUNO DEVE TER EM MENTE QUE SER ESTUDANTE DE ENGENHARIA NOS TEMPOS DE HOJE É MAIS QUE UM TRABALHO A TEMPO INTEIRO. RENTABILIZAR AO MÁXIMO O SEU TEMPO É ALTAMENTE COMPENSATÓRIO PELO MENOS NO QUE RESPEITA À CONSCIÊNCIA SOCIAL E PESSOAL. 6-Justificação da Necessidade do Conhecimento de Resistência dos Materiais Os conhecimentos de Resistência dos Materiais são necessários para o dimensionamento de peças elementares vigas isostáticas e veios, para a compreensão das razões pelas quais em condições de modificação das condições de serviço os elementos estruturais podem ou não resistir. São necessários para a percepção de quais são as grandezas necessárias a conhecer para verificar e calcular a capacidade resistente das estruturas e equipamentos em condições de serviço, para ter a percepção das causas de defeitos de funcionamento de estruturas e equipamentos e para em estudos subsequentes estudar fenómenos como a fadiga, fractura, cedência plástica e envelhecimento de estruturas em geral. Os conhecimentos de Resistência dos Materiais são uma Introdução aos conhecimentos de Mecânica dos Sólidos e Estruturas e são necessários para o Estudo da Mecânica das Estruturas, dos Elementos Finitos no âmbito da Mecânica dos Sólidos e Estruturas e dos Orgãos de Máquinas e são de facto uma introdução a um conteúdo mais lato que se pode designar por Engenharia Estrutural. Os conhecimentos neste domínio não são, como já foi referido, necessários só ao dimensionamento, são necessários para compreender as causas do bom ou mau funcionamento de Estruturas e Equipamentos em determinadas condições e são necessários para compreender as causas de envelhecimento das Estruturas em geral. Pode mesmo dizer-se que para a venda com sucesso de alguns materiais usados em Estruturas convêm como técnica de Marketing mostrar como podem ser utilizados nesse domínio o que requer conhecimentos de Mecânica dos Sólidos e Estruturas. etc. 7- Conhecimentos Prévios Necessários Mecânica I: Estática e Geometria das Massas Análise Matemática: Derivadas, Integrais e Equações Diferenciais Álgebra Linear: Operações com Vectores e Matrizes, Cálculo de Valores Próprios e Vectores Próprios Programação: Vantagem em Conhecer Matlab e Maple Análise Numérica

5 5/5 8-Bibliografia Bibliografia Obrigatória: Um dos textos seguintes: - V. Dias da Silva, Mecânica e Resistência dos Materiais, Ediliber Editora, Carlos Moura Branco, Mecânica dos Materiais, Teoria e Aplicação, McGraw-Hill, J. F. Silva Gomes, Apontamentos de Mecânica dos Sólidos, Editorial de Engenharia. Bibliografia Complementar: - J. W. Dally and William F. Riley, Experimental Stress Analysis, McGraw-Hill, S. P. Timoshenko and J. N. Goodier, Theory of Elasticity, McGraw-Hill, C. Wang, "Applied Elasticity", McGraw-Hill, New York, A. C. Ugural e S. K. Fenster, "Advanced Strength and Applied Elasticity", Elsevier North-Holland Publishing Co., New York, Egor P. Popov, Engineering Mechanics of Solids, Prentice Hall, T. J. Lardner and R. R. Archer, Mechanics of Solids, An Introduction, McGraw-Hill, Timoshenko/Gere, Mecânica dos Sólidos, Vol1 e Vol 2, Livros Técnicos e Científicos - Charles Massonnet, Resistance des Matériaus, Dunod, Paris, F. P. Beer and E. R. Johnston, Jr., Resistência dos Materiais, McGraw-Hill, Nota: Os textos indicados na bibliografia obrigatória contêm pelo menos 80% do conteúdo da disciplina, o aluno deve estar atento ao facto de poderem ser apresentados temas que não se encontram no texto de apoio que tiver escolhido, como já é do vosso conhecimento, na Universidade espera-se que o aluno tenha algum gosto pela pesquisa bibliográfica e que por vezes esteja disposto a faze-lo.