Objetivos / Competências
Os objetivos principais que se pretendem atingir com a lecionação da unidade curricular são os seguintes:
1. Identificar problemas no âmbito da Engenharia Civil, designadamente nas áreas da mecânica estrutural e geotecnia, cuja resolução só é possível através da utilização do Método dos Elementos Finitos (MEF).
2. Habilitar os alunos a tomar decisões que exigem elevada capacidade de síntese, o que necessariamente obriga a dominar e a relacionar diversos assuntos que foram abordados em diferentes unidades curriculares ao longo do curso.
3. Dotar os alunos das competências necessárias a uma responsável utilização de algumas ferramentas informáticas de MEF vocacionadas para o dimensionamento e análise estruturais de problemas específicos da Engenharia Civil.
Conteúdos programáticos resumidos
1. INTRODUÇÃO
Soluções aproximadas e exatas em problemas de engenharia (problemas estruturais e geotécnicos). O Método das Diferenças Finitas (MDF). O Método dos Elementos Finitos (MEF).
2. MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS (MEF)
Transformação linear de coordenadas. Método dos deslocamentos em treliças e pórticos. Elementos finitos unidimensionais. Quadratura de gauss. Estado plano de tensão. Funções interpoladoras unidimensionais e bidimensionais. Determinação das funções de forma. Elementos bidimensionais: famílias lagrangeana e serendipity. Assemblagem de elementos finitos. Forças nodais equivalentes. Sólidos, estado plano de deformação e axissimetria. Flexão de vigas.
3. UTILIZAÇÃO DO MEF NA RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS NÃO LINEARES E/OU COM VARIAÇÃO NO TEMPO
Noções sobre problemas estruturais material e/ou geometricamente não lineares. Algumas considerações sobre problemas que envolvem a variação no tempo.
4. PROGRAMAS DE MEF
Metodologias de ensino e critérios de avaliação
Estratégias pedagógicas adotadas na unidade curricular: método expositivo nas aulas teóricas com utilização do quadro, retroprojetor e videoprojetor; resolução de exercícios de carácter prático nas aulas teórico-práticas; intervenção permanente dos participantes, na colocação de questões pertinentes relativas às matérias abordadas; apoio aos alunos, durante o horário tutorial; utilização da plataforma moodle para a disponibilização do material de apoio e para a divulgação das atividades relacionadas com a unidade curricular.
No decorrer do semestre é proposto o desenvolvimento de um trabalho individual que consiste na resolução de um problema estrutural usando um software de MEF. A avaliação do trabalho pode contribuir até 8 valores para a classificação final (0-20 valores).
O exame consiste numa prova escrita de carácter individual, que compreende toda a matéria lecionada, e que pode contribuir até 12 valores para a classificação final (0-20 valores).
Bibliografia resumida
Bibliografia principal:
Azevedo, Álvaro F. M., “Método dos Elementos Finitos”, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2003.
Bibliografia complementar:
Zienkiewicz, O.C. and Taylor, R.L., “The Finite Element Method”, McGraw-Hill, 4th Edition, 2001. [624.04 ZIE FIN]
Oñate, E., “Cálculo de Estructuras por el Método de Elementos Finitos. Análisis Estático Lineal”, Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, 2ª edicion, 1995. [624.04 IBA]
