área científica
Engenharia Mecânica
idioma(s) de lecionação
Português, Inglês
objectivos
As ferramentas computacionais são agora vistas como um parceiro indispensável, juntamente com a teoria e a experiência, no avanço do conhecimento científico e da prática de engenharia.
A simulação numérica permite o estudo de sistemas complexos e fenômenos naturais que seriam virtualmente impossíveis de serem estudados por experimentação direta ou por via analítica.
A busca por níveis cada vez mais altos de detalhes e realismo em tais simulações exige enorme capacidade computacional e forneceu o ímpeto para avanços substanciais em algoritmos de computador e arquiteturas de CPU. Devido a tais avanços, cientistas e engenheiros computacionais podem agora resolver problemas de larga escala que antes eram considerados intratáveis.
O Desenvolvimento de Ferramentas de Simulação Numérica é por isso uma ampla área multidisciplinar que engloba aplicações em ciência / engenharia, matemática aplicada, análise numérica e ciência da computação.
Em suma:
O objetivo da UC "Desenvolvimento de Ferramentas de Simulação Numérica" é dotar os alunos de competências específicas ligadas ao desenvolvimento de modelos numéricos, algoritmos, códigos ou metodologias que se configurem como uma ferramenta de simulação com vista à resolução de um problema físico específico, em alternativa a uma abordagem analítica.
competências
No final do semestre espera que os alunos tenham desenvolvido uma ferramenta de simulação numérica que venha a ter utilidade e que seja utilizada no âmbito do programa de trabalhos do doutoramento que esteja a ser conduzido.
Eventualmente, que possa ser disponibilizada em repositórios de acesso aberto de forma a serem utilizadas por outros membros da comunidade científica.
conteúdos
-Técnicas e ferramentas de simulação numérica em engenharia. Criação de algoritmos e transposição para códigos comumente usados em engenharia: Fortran, C+, MatLab (Octave/SciLab), Python, etc.
-Método dos elementos finitos nas suas versões linear e não-linear. Aplicações a domínios 2D e 3D. Resolução de problemas estruturais, térmicos, termo-mecânicos e outros. Modelação constitutiva de materiais complexos (plasticidade, hiper-elasticidade, memória de forma, etc). Mudança de fase e iteração liquido-sólido.
-Outros métodos: Método das diferenças finitas; Métodos dos volumes finitos; Métodos sem malha; Análise Isogeométrica, etc.
-Ferramentas Numéricas para Modelação constitutiva de materiais complexos.
-Optimização de algoritmos computacionais e interfaces máquina-homem.
avaliação
Relatório escrito a ser entregue no fim do semestre, para 100% da classificação
requisitos
Noções básicas e algoritomos e programação
metodologia
Encontros semanais entre aluno e professor para resolução de problemas específicos e acompanhamento.
Uso regular de comunicação eletrónica de forma a evitar paragens no progresso continuado ao longo do semestre
bibliografia recomendada
- Finite Element Method: Vol. 1,2 and 3, OC Zienkiewicz, McGraw-Hill
- Numerical Methods for Scientists and Engineers, R. W. Hamming
- Analysis of Numerical Methods, Isaacson and Keller
- Numerical Mathematics and Computing by E. Ward Cheney and David R. Kincaid
- Numerical Analysis, Burden and Faires
- Theoretical Numerical Analysis: A Functional Analysis Framework, K. Atkinson, W. Han