Disciplina

Área

Área Científica de Mecânica Estrutural e Computacional > Mecânica dos Sólidos e Estrutural

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Nível

Trabalhos de casa (5%); Projeto de cinemática (35%); Projeto de dinâmica (30%); Exame final (30%).

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

3.0 h/semana

0.5 h/semana

119.0 h/semestre

Objectivos

Apresentar formulações computacionais para a análise cinemática e dinâmica de sistemas mecânicos. Introduzir métodos computacionais e algoritmos para a construção sistemática das equações cinemáticas e dinâmicas. Utilizar programas de análise cinemática e dinâmica existentes e adquirir a capacidade de desenvolver e integrar novos subprogramas associados a novas juntas e elementos de força. Explorar a utilização de programas disponíveis como ferramentas de projecto e adquirir a capacidade de desenvolver e construir modelos de sistemas mecânicos para aplicação na análise, controlo e projeto mecânico e mecatrónico.

Programa

Introdução: Conceitos de mecanismo, junta e corpo rígido e flexível; Análise 2D e 3D; Análise cinemática, cinemática inversa, dinâmica direta e inversa; Síntese de mecanismos. Cinemática planar: Coordenadas, constrangimentos e juntas; Equações de posição, velocidade e aceleração; Juntas cinemáticas; Revisão de métodos numéricos; Coordenadas relativas; Coordenadas Lagrangeanas vs. Cartesianas. Matriz Jacobiana analítica e numérica. Dinâmica Planar: Equações do movimento; Vector de forças; Elementos de força; Forças nas constrangimentos; Multiplicadores de Lagrange; Sistema de equações de movimento; Equilíbrio estático; Métodos Numéricos para ODE. Estabilização dos constrangimentos. Coordenadas relativas. Análise dinâmica Tridimensional: Grandes rotações; Coordenadas Relativas ; Parâmetros de Denavit-Hartenberg; Equações Cinemáticas; Componentes analíticas e numéricas; Equações do movimento. Aplicações em biomecânica, dinâmica de veículos, robótica e projeto de máquinas e mecanismos.

Metodologia de avaliação

Trabalhos de casa (5%); Projeto de cinemática (35%); Projeto de dinâmica (30%); Exame final (30%).

Pré-requisitos

Sem pré-requisitos.

Componente Laboratorial

Laboratório computacional para desenvolvimento de programas de cinemática e dinâmica e para utilização de programas computacionais comerciais.

Princípios Éticos

Todos os membros do grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo o aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa Avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Componente de Programação e Computação

Abstração ; Automação; Decomposição; Depuração; Generalização; Raciocinio algoritmico. (30% da nota em cada projeto).

Componente de Competências Transversais

Pensamento critico e inovador - Identificação de critério de desempenho e solução do projecto de mecanismos (10% da nota de cada projeto); Competencias interpessoais - Apresentação oral, comunicação escrita e trabalho em equipa (10% da nota de cada projeto); Liderança - Através dos trabalhos de grupo (5% da nota de cada trabalho)

Bibliografia

Principal

"Computer Aided Analysis of Mechanical Systems"

P. Nikravesh

1988

Prentice-Hall Publishers, Englewood Cliffs, New-Jersey. (ISBN 0131642200, 9780131642201)


Dynamics of Mechanical Systems, Class notes (under construction)

J. Ambrósio

2020

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Secundária

"Planar Multibody Dynamics: Formulation, Programming with MATLAB and Applications"

P. Nikravesh

2018

CRC Press, Boca Raton, Florida. (ISBN 9781138096127)


"Fundamentals of Robotic Mechanical Systems :Theory, Methods, and Algorithms "

J.Angeles

2014

Springer, Toronto, Canada. .(DOI: 10.1007/978-3-319-01851-5)


"Robotics: Modelling, Planning and Control"

B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani and G. Oriolo

2009

Springer-Verlag, London, U.K.. (DOI: 10.1007/978-1-84628-642-1)