Programação
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Contém informações básicas sobre o desenrolar do curso.
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A disciplina se propõe a discutir aspectos avançados da teoria da plasticidade e da fratura dos materiais, baseado em artigos publicados em revistas respeitadas em nossa área de conhecimento. Entretanto, frequentemente o aluno se vê na necessidade de consultar referências mais básicas, para revisar conceitos que aprendeu na graduação. Para isso eu indico o livro "Mecânica dos Materiais", que publiquei pela editora Elsevier recentemente. Esse livro pode ser adquirido on line direto na editora, pelo link. A aquisição do livro não é mandatória e há pelo menos um exemplar na biblioteca do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais.
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Descrição das aulas
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Atividade destinada à formação dos grupos e inicio do trabalho de organização do seminário.
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Escolha um grupo de seminário Questionário
A escolha final será feita em classe, mas aqui você pode indicar sua preferência.
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Páginas iniciais do livro "Fracture" editado por B. L. Averbach et al. em 1959, contendo o relatório dos grupos de trabalho montados para discutir Fratura por clivagem, fratura dúctil e fadiga e fratura em alta temperatura, que são os temas dos seminários.
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Espaço para a entrega da monografia.
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Resgate dos conhecimentos prévios do alunos sobre os conceitos de tensores de tensão e de deformação.
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Nessa aula revisaremos conceitos básicos sobre tensores, elasticidade linear e plasticidade em materiais. A discussão se propõe a resgatar conhecimentos que o aluno já deve ter aprendido, mas se o aluno desejar, pode usar o livro de apoio como referência, nos capítulos 1, 2 e 4.
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Utilize-se deste fórum para compartilhar suas dúvidas com os colegas. Caso você queira, pode também comentar os tópicos propostos pelos colegas, o que estende o escopo da disciplina.
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Aprendemos na escola que tenacidade e ductilidade são conceitos associados à existência (ou não) de mecanismos de deformação (por exemplo, sistemas de escorregamento em materiais cristalinos) em quantidade suficiente. Veremos que os conceitos são mais complexos que isso. O exemplo é em polímeros, mas a ideia pode ser aplicada a qualquer classe de materiais.
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Leia o artigo de Han Meijer e Leon Govaert para a aula do dia 09/03.
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Texto de apoio sobre o artigo de Meijer e Govaert
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Os conceitos de ductilidade e fragilidade em um contexto moderno. O que limita a ductilidade em um polímero? E em um material metálico? Porque cerâmicas são frágeis? Veremos nesta discussão que muito do que aprendemos é impreciso e merece uma reavaliação. Também veremos como estes novos conceitos podem ser empregados no projeto de materiais mais tenases (o exemplo é em polímeros, mas serve para as demais classes de materiais também).
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O presente questionário é um auxiliar na interpretação do texto que está sendo discutido, responda-o para guiar sua leitura. A nota, de nenhuma forma, será usada na avaliação da disciplina, é só um guia.
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Aqui discutimos os limites do que é conhecido nos presentes dias como Mecânica da Fratura Elasto-plástica. Veremos que a propagação de uma trinca é controlada pelo fluxo de energia elástica para a ponta da trinca e que o surgimento de uma zona plástica (ou mais precisamente, de uma zona de processo) resulta na blindagem desse campo, o que contribui para o aumento da tenacidade do material.
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Leia o artigo disponibilizado para a aula do dia 16/03.
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Utilize-se deste fórum para tirar dúvidas sobre o artigo de K. Broberg, incluindo o significado de termos em inglês.
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Questões elaboradas para auxiliar na leitura do artigo.
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Fadiga como problema de engenharia. Fadiga de componentes em serviço e os aspectos não lineares e não locais da falha por fadiga.
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Esse blog de aeronáutica tem uma descrição completa dos eventos que levaram ao sucateamento do primeiro modelo comercial de avião a jato do mundo (o de Havilland Comet), parte do texto serve de resumo para acompanhar o documentário do NatGeo que disponibilizei antes (e que está em inglês).
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Documentário sobre duas quedas envolvendo o avião da De Haviland, modelo Comet, que aconteceram em voos partindo da Itália. O desastre, causado por uma trinca de fadiga que se tornou crítica e provocou descompressão explosiva, é considerado atualmente um marco no desenvolvimento do nosso conhecimento sobre fadiga (em particular em considerações de projeto).
Até o 20° minuto o documentário reconstrói um dos acidentes, reencenando alguns eventos
Após o 20° minuto se descreve a análise de falha, que ganhou contornos impressionantes frente à importância que essa falha teve para o desenvolvimento da aviação. Notem, em particular, os recursos que foram criados para executar os ensaios de fadiga na fuselagem do avião (em escala real)
Por volta do minuto 46 há um ensaio moderno feito com as artes recuperadas do avião acidentado em que o pesquisador mostra que provavelmente a falha foi provocada por uma inclusão preexistente.
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Leitura do artigo de R. Sunder para a aula do dia 23/03.
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O principal tópico da aula é a propagação de trincas de fadiga, principalmente no carregamento em espectro. Você pode usar esse forum também para discutir o vídeo.
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O seminário se baseia em textos elaborados por um fórum de pesquisadores que participou do primeiro Congresso Internacional de Fratura, realizado em 1959. Esses textos faziam uma previsão do que se esperava ser o futuro dos campo de pesquisa em Clivagem (grupo 1), Fratura dúctil e fadiga (grupo 2) e Fratura em alta temperatura (grupo 3). Ocorre que o futuro deles é o nosso passado. O objetivo de seminário é comparar o que os maiores especialistas do campo previram em 1959 com o que efetivamente ocorreu. A discussão transcenderá o campo da teoria da fratura, permitindo entender como a própria ciência evolui com a passagem do tempo.
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Em 1959 realizou-se em Swanspscott-MA (organizado pelo MIT) um evento intitulado "Fracture", que correspondeu efetivamente dno primeiro congresso internacional sobre fratura. O evento reuniu os principais nomes da área (por exemplo, Orowan, Irwin, só para citar alguns) que apresentaram trabalhos hoje em dia considerados como clássicos para o entendimento da fratura por clivagem, fratura dúctil e fratura em altas temperaturas.
O evento, entretanto, foi especial, no sentido de que uma reunião paralela, envolvendo apenas os principais nomes do campo, foi realizada uma semana depois no formato de Workshop. Neste, três grupos discutiram os trabalhos apresentados no primeiro evento e, principalmente, fizeram uma previsão do que seria necessário pesquisar no futuro em cada um destes três tópicos.
Ocorre que o futuro deles é nosso passado e nosso presente. O ponto de partida o seminário proposto é comparar as previsões dos grupos com o que realmente ocorreu nestes 50 anos.
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Espaço para o upload do arquivo do seminário
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O objetivo deste fórum é abrir um canal para a comunicação de dúvidas arespeito do seminário.
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O artigo de Kerson Broberg "On crack paths" será usado como ponto de partida na compreensão dos limites de validade do que conhecemos como Mecânica da Fratura Linear Elástica. A discussão evoluirá pela consideração dos aspectos morfológicos da propagação instável de trincas e de problemas associados à dependência das propriedades mecânicas do sistema em função da escala, o que leva ao conceito de integridade estrutural.
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Leitura para a discussão da aula de 06/04
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O principal tópico discutido na aula é a Mecanica da Fratura Linear Elástica, incluindo aspectos mecanísticos da propagação instável de trincas.
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O artigo de Kassner & Hayes é usado como ponto de partida para iniciar uma discussão sobre fluência como problema de engenharia. Aspectos tecnológicos e mecanísticos serão discutidos.
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Discussão baseada no artigo de Kassner & Hayers.
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Leia o artigo de Kassner & Hayes para a aula do dia 20/04.
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Polímeros tem a particularidade de que fluência em geral é observada à temperatura ambiente. Fluência, portanto, passa a ser um tópico fundamentalmente relevante para projetos de engenharia envolvendo materiais poliméricos. Veremos que há uma série de ferramentas tecnológicas que são usadas para compreender e lidar com deformação de fluência em materiais poliméricos.
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Link para o artigo de Pedrazzoli & Pegoretti
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961.2 Kb Documento PDF Carregado 21/02/2019 09:01
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A aula começará na forma expositiva com uma apresentação que preparei, em seguida iremos discutir aspectos associados à fadiga de baixo ciclo e seu impacto na fadiga térmica e termo-mecânica.
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Use esse fórum para compartilhar suas dúvidas sobre a aula, ou para comentar tópicos propostos pelos seus colegas.
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Em uma classe importante de processo de falha de materiais o ambiente em que o material trabalha tem um papel fundamental na definição das propriedades mecânicas. Chamo a isso de Mecânica do sistema, para distinguir de mecânica do material. Iniciaremos com uma discussão sobre falhas em materiais cerâmicos e depois generalizaremos para outros mecanismos atuantes em outras classes de materiais.
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O principal tópico da aula são os fenômenos de degradação, no qual o ambiente externo condiciona o comportamento mecânico do material. Com o exemplo usaremos o artigo de Jiménez-Piqué et al., que descreve resultados de resistência à fadiga em compósitos laminados zircônia - zircônia-itria, que apresenta questões que envolvem mecânica de compósitos, resistência à fadiga e resistência à fadiga estática (corrosão sob tensão em compósitos). A revisão de René Gy sobre fadiga estática em vidros, por outro lado, dá subsídios para discutir aspectos importantes da interação entre ambiente e trinca em crescimento, que podem ser generalizados para outros fenômenos de fratura induzida pelo ambiente (como fragilização por hidrogênio, por exemplo).
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Leia os artigos de Jiménez-Piqué et al. e de R. Gy para a aula do dia 04/05
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Revisão sobre fadiga estática em vidros de sílica.
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Nessa aula iremos nos concentrar em dois aspectos importantes na Mecânica dos Materiais. No primeiro iremos nos debruçar sobre o fenômeno do efeito de memória de forma e sua relação com a transformação martensítica. No segundo aspecto iremos analisar um modelo constitutivo sofisticado que usa plasticidade finita.
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Leia a revisão publicada por Cisse et al. sobre o modelamento do efeito de memória de forma para aula do dia 11/05.
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Link para o artigo
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Use esse fórum caso tenha alguma dúvida a respeito da leitura do artigo de Cisse et al. , seja sobre o inglês ou sobre o conteúdo.
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Materiais compósitos são, primariamente, materiais engenheirados. Portanto a previsão de suas propriedades mecânicas assume papel fundamental no projeto dessas microestruturas.
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Primeira parte:
Conceituação de compósitos.
Aula sobre a mecânica dos materiais compósitos.
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