Informática para Ciências e Engenharias (C) Trabalho Prático /18

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1 Informática para Ciências e Engenharias (C) Trabalho Prático /18 1. Contexto O módulo de Young ou módulo de elasticidade é um parâmetro mecânico que proporciona uma medida da rigidez de um material sólido. É um parâmetro fundamental para a engenharia e aplicação de materiais pois está associado com a descrição de várias outras propriedades mecânicas, como por exemplo, a tensão de escoamento, a tensão de rutura, a variação de temperatura crítica para a propagação de trincas sob a ação de choque térmico, etc. 1 [1][2] É uma propriedade intrínseca dos materiais, dependente da composição química, microestrutura e defeitos (poros e trincas), que pode ser obtida da razão entre a tensão exercida e a deformação sofrida pelo material. Tensão corresponde a uma força ou carga, por unidade de área, aplicada sobre um material, e deformação é a mudança nas dimensões, por unidade da dimensão original. Uma viga simples suportada nos extremos e carregando uma única carga pontual concentrada no centro é mostrada na figura ao lado 2. A deflexão entre a carga e os pontos de suporte (expressa em mm) é dada pela fórmula δ = $%& '( )* +, - (1) em que: E : é o módulo de elasticidade de Young do material de fabrico da viga (kn/mm 2 ) I : é o momento de Inércia de área da viga (cm 4 ) L : é o comprimento total da viga entre os pontos de apoio (m) w : é a carga (kn) O momento de inércia de área da seção transversal de uma viga, em relação a um eixo que passe pelo seu centro de gravidade, mede a sua rigidez, ou seja a sua resistência à flexão em relação a esse eixo, e pode ser calculado 3 a partir da fórmula I = / 0+ $1 em que a e b são as dimensões transversais da viga. (2) ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 1 / 6 -

2 2. Objetivos do Trabalho Descobriram-se num armazém várias vigas de que se desconhece a composição exata do material de que são feitas, mas para as quais se pretende determinar o valor do módulo de Young. Para esse efeito, e não estando disponíveis equipamentos para medição do módulo de Young (por exemplo, através de ultrassons ou de excitação por impulso), essa medição vai ser feita colocando-se as vigas sobre dois apoios e medindo-se a sua deformação sob o efeito de uma carga concentrada sobre o ponto médio da viga (como indicado na figura da página anterior). O objetivo deste trabalho é criar um programa em Matlab e SQL que facilite a organização de dados relativos às várias vigas encontradas numa base de dados, bem como a sua consulta para geração de gráficos e relatórios. 3. Descrição do Problema 3.1 Programa Pretende-se um programa cuja função principal se chame young e receba, por esta ordem, estes três argumentos: nomebd, o nome de uma base de dados SQLite3; nomefichcomandos, com o nome de um ficheiro com comandos a processar; e nomefichresultados, o nome do ficheiro com os resultados. O programa deve ler e executar os comandos descritos no ficheiro nomefichcomandos, que contém um comando por linha. Os comandos podem surgir por qualquer ordem, sendo aceites os seguintes: CRIAR_TABELAS Ao encontrar este comando o programa deve criar 2 tabelas na base de dados nomebd: Tabela Ensaios com campos para o identificador das vigas ensaiadas (uma string com 5 caracteres), o identificador do material da viga (uma string), as cargas a que foram submetidas em kn (um número inteiro), e a defleção medida em milímetros (um número real). Tabela Vigas com campos para o identificador das vigas (um código único para cada viga uma string com 5 caracteres), para o identificador do material das vigas (uma string), a sua quantidade em armazém (um inteiro) e as dimensões da viga, nomeadamente o comprimento em metros (um número real) e as dimensões da secção em centímetros (dois números inteiros). Note que a informação acerca das características das vigas deve ser guardada na tabela Vigas e os valores medidos experimentalmente na tabela Ensaios. ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 2 / 6 -

3 CARREGAR_ENSAIOS N URL_DIR Carrega, para as tabelas da base de dados nomebd, a informação contida nos ficheiros que estão numa diretoria com o URL_DIR dado e com nomes ensaios_n.txt, em que N são os dígitos correspondentes a um número inteiro. Os ficheiros com ensaios feitos a um tipo de viga têm o seguinte formato: Código da viga (primeira linha) Código do Material (segunda linha) Quantidade de vigas no armazém (terceira linha) Dimensões da viga, separados por, (quarta linha) Note que as dimensões correspondem ao comprimento (em metros) e às secções a e b (em centímetros). As restantes linhas, formam uma tabela, com o nome dos campos na linha inicial e com os valores desses campos nas linhas seguintes (i.e., a carga a que foi submetida a viga, em kn e a defleção medida, em mm), separados pelo caracter :. Por exemplo, o ficheiro ensaio_1.txt contem a seguinte informação: vg-06 #AB ,10,15 Carga:deflecao 81: :9.2 95: : : : :15.41 Note que os códigos das vigas e do seu material, bem como os valores medidos (da carga e da defeção) devem ser inseridos na tabela Ensaios. O identificador da viga e a restante informação sobre a viga (material, dimensões e quantidade) devem ser inseridos na tabela Vigas. RESUMO Qmin;Qmax;comp Escrever no ficheiro nomefichresultados os códigos das vigas, e respetivo material, com um determinado comprimento e em quantidade entre um valor mínimo e máximo (inclusive). Estes três parâmetros estão separados por ; e qualquer um pode ser substituído pelo caracter * indicando que deve ser ignorado. Exemplo de comandos de resumo: RESUMO 100;250;* RESUMO *;*;7 RESUMO *;200;* RESUMO *;*;* ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 3 / 6 -

4 GRAFICO código Criar um gráfico com todos os ensaios feitos com o material indicado no código, indicando nas abcissas a defleção observada e nas ordenadas o valor do módulo de Young determinado experimentalmente. Essa determinação é feita a partir das equações (1) e (2) apesentadas na primeira página usando os valores de L, a e b mantidos na tabela Vigas da base de dados e os valores de d, w mantidos na tabela Ensaios. Esse gráfico deve conter pontos (com cores e formas diferentes) para cada uma das vigas utilizadas 4 com a material em causa, e deverá ainda desenhar uma reta horizontal com o valor médio obtido para o módulo de Young. Note ainda que no gráfico deverá aparecer o valor médio (para os vários pontos do gráfico) do módulo de Young (por exemplo no título do gráfico), bem como os elementos que melhoram a componente gráfica (legenda e etiquetas dos eixos). Por exemplo, para o comando GRAFICO #BG-56, deverá ser produzido um gráfico semelhante ao seguinte. 4 Pode assumir que não existem mais de 4 tipos de vigas de cada material, e que cada viga é ensaiada exatamente 7 vezes. ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 4 / 6 -

5 3.2. Ficheiro com os resultados O ficheiro com os resultados (nomefichresultados) tem várias linhas por cada comando do tipo RESUMO que ocorre no ficheiro dos comandos. Para cada comando RESUMO deve haver uma linha indicando quantos tipos de vigas satisfazem as condições e quais as condições impostas. De seguida deve haver uma linha por cada viga que satisfaz as condições impostas, indicando o código da viga e do material de que á feita. Note que pode haver mais do que um comando RESUMO e que os resultados de todos os comandos RESUMO devem constar no ficheiro indicado em (nomefichresultados). Este é o conteúdo esperado do ficheiro nomefichresultados com os dados e comandos fornecidos juntamente com este enunciado. 5 vigas em quantidades entre 150 e 250 com comprimento *: vg-38, #DN-91, 210 vg-33, #AB-34, 180 vg-47, #CX-12, 225 vg-29, #DN-91, 250 vg-12, #BG-56, vigas em quantidades entre * e * com comprimento 7: vg-18, #AB-34, 105 vg-54, #JA-65, 500 vg-66, #CX-12, 75 7 vigas em quantidades entre * e 180 com comprimento *: vg-18, #AB-34, 105 vg-72, #JA-65, 120 vg-19, #DN-91, 50 vg-33, #AB-34, 180 vg-26, #FE-43, 120 vg-66, #CX-12, 75 vg-12, #BG-56, vigas em quantidades entre * e * com comprimento *: vg-06, #AB-34, 400 vg-18, #AB-34, 105 vg-91, #DN-91, 350 vg-87, #BG-56, 320 vg-54, #JA-65, 500 vg-38, #DN-91, 210 vg-15, #JA-65, 300 vg-72, #JA-65, 120 vg-19, #DN-91, 50 vg-33, #AB-34, 180 vg-47, #CX-12, 225 vg-26, #FE-43, 120 vg-29, #DN-91, 250 vg-66, #CX-12, 75 vg-12, #BG-56, 150 ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 5 / 6 -

6 4. Dados do Trabalho A diretoria com URL contem os ficheiros ordens_n.txt, com N variando de 1 a 15, que podem ser usados como exemplos para testar o seu programa. 5. Entrega do Trabalho O trabalho deve ser entregue até ao final de domingo, dia 3 de Junho, segundo as instruções que serão dadas brevemente. 6. Critérios de Avaliação do Trabalho De acordo com o Regulamento de Avaliação de Conhecimentos da FCT/UNL 5, os estudantes diretamente envolvidos numa fraude são liminarmente reprovados na disciplina. Em ICE, considera-se que um aluno que dá ou que recebe código num trabalho comete fraude. Os alunos que cometerem fraude num trabalho não obterão frequência. Os trabalhos serão avaliados de acordo com os seguintes critérios. Utilização correta dos elementos básicos da linguagem Matlab. Decomposição adequada do problema em sub-problemas. Código legível (nomes, indentação, etc.) e comentado. Criação correta da tabela Ensaios na base de dados nomebd. Criação correta da tabela Vigas na base de dados nomebd. Inserção correta dos dados dos ficheiros nas tabelas respectivas da base de dados nomebd. Criação e conteúdo corretos do ficheiro nomefichresultados. Cálculo correto do módulo de Young e criação do gráfico. Chamada correta da função que resolve o problema com os ficheiros fornecidos. Os testes unitários para as funções implementadas Implementação genérica. O programa deve ser capaz de processar os dados mesmo que varie o nome da base de dados, o nome do ficheiro de comandos ou o nome do ficheiro com os resultados. Só deve assumir que: as tabelas da base de dados são Ensaios e Vigas, com os campos indicados no enunciado; os comandos a processar são dos tipos indicados; os ficheiros referidos nos comandos CARREGAR ENSAIO existem; qualquer comando GRAFICO referirá um código de material que existe na base de dados; nenhum comando CARREGAR_ENSAIO irá aparecer antes do comando CRIAR TABELAS. A nota do trabalho será um número entre zero e vinte. Para a nota do trabalho ser 20, tudo tem de estar certo. Se o programa for decomposto em funções, a incorreção de uma função não deve impedir a programação das outras. Por exemplo, é preferível fazer um programa que processe só alguns comandos a não fazer programa nenhum. 5 Em ICE-C (2017/18) Trabalho Prático - 6 / 6 -