Disciplina
Dinâmica de Sistemas Mecânicos
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
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"
Prentice-Hall Publishers, Englewood Cliffs, New-Jersey. (ISBN 0131642200, 9780131642201)
Dynamics of Mechanical Systems, Class notes (under construction)
Secundária
"Planar Multibody Dynamics: Formulation, Programming with MATLAB and Applications"
CRC Press, Boca Raton, Florida. (ISBN 9781138096127)
"Fundamentals of Robotic Mechanical Systems :Theory, Methods, and Algorithms "
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
Springer-Verlag, London, U.K.. (DOI: 10.1007/978-1-84628-642-1)