catalogo COPPE-cor - UFRJ

Programa de Engenharia
Mecânica
Localização
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Cidade Universitária, Centro de Tecnologia, bloco G, sala 204.
Tels.: (21) 562.8371, 562.8365, 562.8367e 562.8366
Fax: (21) 290.6626
Correio eletrônico: coordpem@serv.com.ufrj.br.
Web site: http://www.pem.ufrj.br/
Endereço postal
COPPE/UFRJ, Programa de Engenharia Mecânica,
Caixa Postal 68503, CEP 21945-970 Rio de Janeiro, RJ.
Coordenador
Nísio de Carvalho Lobo Brum
Corpo Docente
Antônio Fernando Telles da Silva, Ph.D. (Bristol, 1989)
fernando@serv.com.ufrj.br
Antônio MacDowell de Figueiredo, Dr.Ing. (Stuttgart, 1980)
amdf@serv.com.ufrj.br
Arthur Palmeira Ripper Neto, Ph.D. (Houston, 1969) ripper@serv.com.ufrj.br
Átila Pantaleão Silva Freire, Ph.D. (Cambridge, 1987) atila@serv.com.ufrj.br
Fernando Alves Rochinha, D.Sc. (PUC/RJ, 1990) faro@serv.com.ufrj.br
Fernando Pereira Duda, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1996) duda@serv.com.ufrj.br
Gustavo César Rachid Bodstein, Ph.D. (Cornell, 1993)
gustavo@serv.com.ufrj.br
Hélcio Rangel Barreto Orlande, Ph.D. (North Carolina, 1993)
helcio@serv.com.ufrj.br
Jan Leon Scieszko, D.Sc. (Wroclaw, 1969) jls@serv.com.ufrj.br
José Herskovits Norman, Dr.Ing. (Paris IX, 1982) jose@serv.com.ufrj.br
José Luís Lopes da Silveira, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1996) jluis@serv.com.ufrj.br
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Catálogo COPPE
2001
Jules Ghislain Slama, D.Sc. (Marselha, 1988) jules@serv.com.ufrj.br
Lavínia Maria Sanabio Alves Borges, D.Sc. (PUC/RJ, 1991)
lavinia@serv.com.ufrj.br
Leopoldo Eurico Gonçalves Bastos, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1975)
leopoldo@serv.com.ufrj.br
Luiz Carlos Martins, Ph.D. (Carnegie Mellon, 1975) lcm@serv.com.ufrj.br
Manuel Ernani de Carvalho Cruz, Ph.D. (MIT, 1993) manuel@serv.com.ufrj.br
Max Suell Dutra, D.Sc. (Gerhard-Mercator Universität, 1995)
max@serv.com.ufrj.br
Moysés Zindeluk, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1978) moyses@serv.com.ufrj.br
Nestor Zouain Pereira, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1982) nestor@serv.com.ufrj.br
Nísio de Carvalho Lobo Brum, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1988)
nisio@serv.com.ufrj.br
Raad Yahya Qassim, Ph.D. (Imperial College, 1970) qassim@serv.com.ufrj.br
Renato Machado Cotta, Ph.D. (North Carolina, 1985) cotta@serv.com.ufrj.br
Ricardo Eduardo Musafir, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1990) rem@serv.com.ufrj.br
Roberto Aizik Tenenbaum, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1987)
roberto@serv.com.ufrj.br
Professores Colaboradores
Luiz Bevilacqua, Ph.D. (Stanford, 1970) bevi@lncc.br
Roberto de Souza, D.Sc. (COPPE/UFRJ, 1987) rs@serv.com.ufrj.br
Pesquisadores
Sílvio Carlos Aníbal de Almeida, D.Sc. (PUC/RJ, 1991) silvio@serv.com.ufrj.br
Sylvio José R. de Oliveira, Dr.-Ing. (TU Hamburg, 1995) sjro@serv.com.ufrj.br
Vitor Ferreira Romano, D.Sc. (Politecnico di Milano, 1993)
romano@serv.com.ufrj.br
Informações Gerais
O Programa de Engenharia Mecânica (PEM) da COPPE/UFRJ, criado
em 1965, tem por filosofia a formação de pessoal altamente qualificado
em Engenharia Mecânica visando o ensino, a pesquisa e a criação
de tecnologia nacional no projeto de equipamentos, instrumentos
e máquinas.
O PEM oferece cursos para graduados em Engenharia Mecânica e áreas
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afins e outorga os graus de M.Sc. e D.Sc.
em Engenharia Mecânica. O corpo docente
e discente do PEM realizam pesquisas
cientÍficas e tecnológicas em diversas áreas,
e também conduzem atividades
de consultoria vinculadas a pesquisas
de aplicação imediata.
O Departamento de Engenharia Mecânica
da Universidade Federal do Rio de Janeiro
é responsável por ambos os cursos
de graduação e pós-graduação, havendo
uma estreita integração das pesquisas
científicas e atividades de ensino. Dessa
maneira, o corpo docente do PEM ministra
regularmente cursos na graduação.
Em particular, alunos do curso de graduação
participam ativamente nas pesquisas
científicas realizadas no âmbito do PEM.
Pesquisa Conjunta
e Intercâmbio
O PEM mantém intercâmbio científico
com diversas universidades e centros
de pesquisa no país e no exterior. Uma lista
selecionada de instituições desenvolvendo
pesquisa conjunta com o PEM, inclui: na
área de mecânica dos fluidos, a Cambridge
University; em termociências, a North
Carolina State University, a University of
Miami e a University of Illinois at Chicago;
em energia solar, o CETHIL/INSA de Lyon;
em acústica e vibrações, o Institute for
Sound and Vibration Research,
Southampton-UK e a Universidade Técnica
de Lisboa; em mecânica dos sólidos,
o Laboratório Nacional de Computação
Cientifica (LNCC/CNPq), o INRIA (França)
e a Universidade Técnica de Lisboa; em
projeto de máquinas/robótica a Technische
Universität Hamburg-Harburg.
Um programa de pesquisa de longa
duração encontra-se em andamento,
com a Renault do Brasil, a qual mantém
um laboratório em nosso departamento
e também financia toda uma área
de pesquisa no Laboratório de Máquinas
Térmicas do PEM.
Projetos de Pesquisa
e Desenvolvimento
Tecnológico com a Indústria
O PEM desenvolve vários projetos de
pesquisa conjunta e serviços de consultoria
para diversas empresas, gerenciados pela
Fundação COPPETEC.
Áreas de Pesquisa
Acústica e Vibrações e Dinâmica; Projeto de
Máquinas e Robótica; Fabricação Mecânica;
Mecânica dos Fluidos; Mecânica dos
Sólidos; Termociências e Máquinas Térmicas.
Acústica e Vibrações
A área de Acústica e Vibrações, contando
com cinco docentes, compreende o estudo
dos fenômenos propagatórios e dinâmicos
na mecânica. Os temas de pesquisa podem
ser agrupados nas seguintes linhas
temáticas:
Fontes sonoras: dentre as pesquisas com
fontes, destacam-se a investigação dos
mecanismos de geração de ruído por
escoamentos turbulentos e a geração
vibro-acústica.
Propagação de ondas: abordam-se os
problemas direto e inverso de propagação
de ondas em meios não-homogêneos, com
aplicações em isolamento acústico por
divisórias laminadas, prospecção geológica
e ensaios não destrutivos.
Acústica de salas: investiga-se o projeto
acústico de ambientes, com ênfase
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Catálogo COPPE
2001
na utilização de modelos computacionais
de simulação e de maquetes para a análise
do comportamento acústico de salas.
Técnicas de processamento digital de sinais
são aplicadas a medições acústicas em
salas e à determinação de parâmetros de
qualidade acústica. Desenvolvem-se técnicas
de realidade virtual acústica em salas.
Materiais acústicos: estudam-se modelos
e materiais para absorção sonora e para
controle da transmissão e analisam-se os
procedimentos metrológicos associados
à caracterização do comportamento
de materiais e sistemas construtivos.
Controle de ruído e vibração: estudam-se
os efeitos do ruído no homem, a poluição
sonora e a legislação ambiental,
os parâmetros de caracterização do ruído
em ambientes específicos (salas especiais,
habitações, veículos, hospitais, indústrias).
Desenvolvem-se técnicas de controle ativo
e passivo.
Monitoração e diagnóstico de máquinas:
através do desenvolvimento de modelos
computacionais e protótipos para máquinas
rotativas, técnicas de instrumentação,
processamento de sinais e de inteligência
artificial, objetiva-se a implantação
de sistemas de manutenção preditiva,
diagnóstico de falhas e controle
de qualidade, com ênfase em máquinas
rotativas (turbinas).
Alguns itens atuais de pesquisa são:
n Aeroacústica;
n Caracterização e identificação de fontes
acústicas e vibratórias;
n Simulação de campo acústico em
ambientes abertos e fechados;
n Realidade virtual acústica;
n Controle ativo unidimensional
(dutos e vigas);
n Monitoração e diagnóstico
de hidrogeradores e turbogeradores
(gás natural);
n Aplicações de análise tempo-freqüência
em metrologia acústica;
n Qualidade acústica de salas;
n Novas técnicas para avaliação de
isolamento sonoro;
n Acústica ambiental e arquitetônica;
n Materiais de absorção acústica;
n Metrologia em medição de absorção
sonora;
n Identificação por propagação de ondas;
n Instrumentação para gravações binaurais;
n Problemas inversos em holografia acústica;
n Qualidade acústica de edificações.
Projeto de Máquinas e Robótica
A área de Projeto de Máquinas e Robótica
desenvolve trabalhos científicos
e de aplicação industrial relacionados
a projetos de máquinas e equipamentos
eletromecânicos.
A equipe técnica está capacitada a exercer
atividades de modelagem, concepção,
construção e testes de sistemas mecânicos.
Diversos recursos computacionais
e de experimentação estão disponíveis
nos laboratórios desta área, os quais
abrangem as seguintes linhas: Robótica,
Mecatrônica e Tribologia.
Os principais temas de pesquisa são:
n Tecnologia Submarina;
n Automação Industrial;
n Desenvolvimento de Garras
e Manipuladores;
n Veículos Teleoperados e Autônomos;
n Biomecânica;
n Desenvolvimento de Software para
Automação de Projeto;
n Selos Dinâmicos (Radial e Mecânico);
n Mancais (Pneumáticos e Hidrostáticos);
n Transdutores de Carga e Deslocamento;
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n Projeto de Máquinas Especiais;
n Projetos Mecatrônicos para o Setor
de Entretenimento.
Fabricação Mecânica
A área de Fabricação Mecânica
do Programa de Engenharia Mecânica
foi criada em 99 sendo composta por dois
docentes que atuam duas linhas
que se completam:
n Pesquisa Operacional em Fabricação
Mecânica
Com a tendência crescente na integração
das operações e funções nas empresas
e o desenvolvimento e aplicação de novas
tecnologias de gestão, há uma necessidade
de complementar o estudo de processos
de fabricação mecânica com novos estudos
em pesquisa operacional visando
a configuração e análise de sistemas
de manufatura como cálculos de
produção, logística just-in-time, tecnologia
de grupo e engenharia simultânea.
n Processos de Fabricação Mecânica
Esta linha de pesquisa é centrada
no estudo dos problemas mecânicos
que ocorrem nos processos de usinagem
e conformação mecânica, utilizando
técnicas numéricas, teóricas
e experimentais. Alguns temas de pesquisa
em desenvolvimento são:
n Modelagem em Fabricação Mecânica
n Estudo de Desgaste em Ferramentas
n Métodos Experimentais para Medidas de
Força de Usinagem
n Comando Numérico
Mecânica dos Fluidos
A área de Mecânica dos Fluidos do
Programa de Engenharia Mecânica é
composto por um grupo de três docentes,
que são responsáveis por dois laboratórios:
o Laboratório de Mecânica dos Fluidos
e Aerodinâmica, e o Laboratório
de Mecânica da Turbulência.
Estes laboratórios estão localizados
no novo prédio denominado
I-2000, do Centro de Tecnologia.
As atividades do Laboratório de Mecânica
dos Fluidos e Aerodinâmica estão voltadas
para as seguintes linhas de interesse:
estudos experimentais e numéricos
de escoamento, ao redor de corpos
aerodinâmicos e rombudos; energia eólica;
simulação numérica de ondas com
superfície livre; escoamentos em baixos
números de Reynolds; método dos vórtices;
e método dos elementos de contorno.
Os recursos do laboratório incluem:
dois túneis de vento subsônicos,
instrumentação para medir velocidade,
pressão e força, estações de trabalho
e microcomputadores tipo PC.
O Laboratório de Mecânica da Turbulência
está comprometido principalmente
no desenvolvimento de conhecimentos
originais em modelagem da turbulência.
Especificamente, as linhas atuais
de pesquisa do laboratório são: estudos
experimentais e modelagem teórica de
fluxos hidrodinâmico e térmico turbulento
próximo a paredes; estudos teóricos
e experimentais de escoamento bifásico;
e métodos de perturbação. Os recursos do
laboratório são compostos de: dois túneis
de vento subsônicos, sendo um com
controle de temperatura para gerar
escoamentos estratificados; anemômetros
de fio quente e filme quente; estações
de trabalho e microcomputadores tipo PC.
Ambos laboratórios desenvolvem projetos
de pesquisa conjunta com empresas
governamentais, agências de governo,
e indústrias locais, assim como programas
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Catálogo COPPE
2001
de cooperação internacional
com universidades e centros de pesquisa.
A área de Mecânica dos Fluidos oferece
diversos cursos a nível de graduação,
incluindo mecânica dos fluidos básica,
camada limite, escoamento pós potencial,
turbulência, estabilidade e transição,
aerodinâmica incompressível, ondas
e fluidos, e métodos de perturbação.
Mecânica dos Sólidos
A área de Mecânica dos Sólidos
compreende principalmente a modelagem
e simulação numérica em análise de
tensões dinâmica e estática, considerando
efeitos geométricos e materiais, lineares
e não lineares. As pesquisas principais
baseiam-se na proposição da formulação
matemática e dos algoritmos numéricos
adequados para resolver os modelos
resultantes. Mais recentemente, os esforços
no campo do controle e identificação de
estruturas conduziram ao desenvolvimento
de protótipos e experimentos.
Em Otimização Estrutural, diversas técnicas
e códigos foram obtidos cobrindo um
largo conjunto de problemas incluindo
estruturas discretas, tais como treliças,
vigas e placas e também otimização
de forma de cascas e sólidos.
Mecânica do Contínuo dá origem
a modelos matemáticos para mudanças
de lugares e formas experimentados por
objetos no mundo físico. A construção
do modelo está baseada nos elementos
primitivos da mecânica: corpo, movimento,
e força, vinculados por relacionamentos
gerais na forma das leis de balanço
e por relações constitutivas. O recente
crescimento da relevância da Mecânica
do Contínuo deve-se principalmente
ao reconhecimento da importância de cada
um dos conceitos primitivos e,
especialmente, à consideração, em
separado, das leis de equilíbrio e equações
constitutivas. Desta forma, é possível
aplicar os fundamentos da mecânica
do contínuo para a geração de modelos
contínuos em contextos não clássicos.
Algumas tópicos de pesquisa atuais
em Mecânica dos Sólidos são:
n Análise elástica e inelástica de tensões
e deformações: Termoelasticidade,
viscoelastoplasticidade, análise limite,
“shakedown” e mecanismos de falha;
n Dinâmica estrutural: dinâmica não linear,
estruturas inteligentes e análise de multicorpos
flexíveis;
n Materiais compósitos: modelagem,
identificação de parâmetros e análise
numérica;
n Otimização estrutural: projeto ótimo
de elementos estruturais e sistemas
empregados em diversas áreas tais como
automotiva, aeronáutica, civil, nuclear,
naval e engenharia offshore;
n Análise de tensões baseada nas técnicas
de otimização numérica; técnicas
de otimização são também aplicadas
em análise de tensões envolvendo
desigualdades variacionais, como sólidos
em contato e análise limite;
n Elasticidade teórica;
n Método dos elementos finitos: análise
adaptativa, formulações estabilizadas
e mistas, métodos da decomposição
do domínio e computação paralela;
n Métodos numéricos para processos
de conformação de metais;
n Mecânica do dano: modelagem
e identificação;
n Generalização dos conceitos de corpo,
força, movimento; princípios
da mecânica; equações constitutivas
e teoremas de representação para
materiais alotrópicos e não lineares;
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n Aplicação à ciência dos materiais:
transições de fase, defeitos, dislocações
e singularidades;
n Aplicação às ciências biológicas: geração
de formas biológicas, natação a baixos
números de Reynolds.
Termociências e Máquinas Térmicas
A área de Termociências e Máquinas
Térmicas do Programa de Engenharia
Mecânica é composta por seis professores.
Os projetos de pesquisa e desenvolvimento
em transferência de calor e máquinas
térmicas são desenvolvidos em dois
laboratórios: O Laboratório de Transmissão
e Tecnologia do Calor (LTTC) e o
Laboratório de Máquinas Térmicas (LMT).
Estes dois laboratórios estão equipados
com moderna instrumentação e sistemas
de aquisição de dados. Os recursos
computacionais incluem uma rede de mais
de trinta microcomputadores e estações
de trabalho. Computação paralela pode ser
feita de ambos os laboratórios, acessando
remotamente os supercomputadores IBM
e CRAY da COPPE/UFRJ, sendo também
possível o desenvolvimento de maciça
computação científica, requerida nos
projetos em andamento em transferência
de calor e máquinas térmicas.
As principais pesquisas e projetos em
desenvolvimento na área de Termociências
e Máquinas Térmicas estão reunidas
nas seguintes linhas:
n Simulação Computacional: Envolve o uso
e o desenvolvimento de métodos híbridos
(técnica da transformada integral
generalizada e abordagens de equações
integrais acopladas) e discretos
(diferenças finitas, volumes finitos
e elementos finitos). Tópicos de pesquisa
correlacionados incluem computação
numérico-simbólica com o sistema
de programação Mathematica
e computação paralela.
n Propriedades Termofísicas: Envolve o
desenvolvimento de modernos conceitos
para a estimativa de propriedades
termofísicas, tais como condutividade
térmica e capacidade térmica volumétrica,
através da utilização de metodologias
para solução dos problemas inversos
que permitem o projeto de experimentos
e identificação de propriedades.
n Refrigeração e Condicionamento de Ar:
No campo da refrigeração, o estudo
do ciclo de adsorção vem merecendo
crescente atenção, tendo em vista
principalmente seu emprego com o novo
combustível – gás natural. Análises do
comportamento dinâmico dos ciclos com
compressão mecânica de vapor e do ciclo
de absorção água-amônia são também
atualmente desenvolvidas. Os sistemas
de condicionamento de ar utilizando
modernos dessecantes são estudados
visando economia de energia
em aplicações de grande porte.
Paralelamente trabalha-se na construção
de um simulador numérico para
os campos de velocidades, temperaturas
e umidades em recintos insuflados com
ar condicionado e busca-se a adaptação
dos modelos de termoregulação humana
visando uma análise mais completa das
condições de conforto térmico.
n Energia solar: Análise de recursos solares.
Projeto de sistemas solares ativos de
aquecimento e aplicações fotovoltaicas.
Resfriamento passivo de edificações
incluindo iluminação natural do dia
e radiação solar. Conservação de energia.
n Motores de Combustão Interna:
Intensificação do desempenho
de máquinas Otto e Diesel. Utilização
de combustível alternativo tais como
óleos vegetais e gás natural. Análise
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Catálogo COPPE
2001
e controle de emissão de poluentes.
Análise de qualidade do combustível
(Determinação da octanagem
e do número “cetano” em máquinas
ASTM-CFR).
n Combustão: combustão em spray.
Combustão de misturas multi-reagentes.
Combustão da madeira. Estudo da
combustão em ambientes radiantes.
n Energia: Cogeração. Análise exergética.
Termoeconomia.
Laboratórios
A pesquisa experimental e técnica no PEM
é organizada em dez laboratórios:
Laboratório de Acústica e Vibrações (LAVI)
Laboratório de Mecânica dos Fluidos e
Aerodinâmica (LMF)
Laboratório de Máquinas Térmicas (LMT)
Laboratório de Transmissão e Tecnologia do
Calor (LTTC)
Laboratório de Tecnologia Mecânica (LTM/
CEFCON)
Laboratório Automação e Robótica
Laboratório de Mecânica dos Sólidos (LMS)
Laboratório de Metrologia (LM)
Laboratório de Mecânica da Turbulência (LT)
Laboratório de Acústica e Vibrações
(LAVI):
Recursos para medir a sensibilidade,
aquisição, análise e posterior processamento
de vibração e sinais acústicos e sistemas.
Aparatos experimentais para propagação
de ondas em sólidos. Equipamentos
clássicos para acústica e vibrações como
microfones, medidores de nível de som,
acelerômetros, analisadores de espectro,
osciloscópios digitais, medidores
de intensidade, amplificadores de potência,
vibradores, etc.
Laboratório de Transmissão e
Tecnologia do Calor (LTTC) e Labora-
tório de Máquinas Térmicas (LMT):
Estes laboratórios cooperantes,
compartilham pesquisa, ensino, consultoria
e atividades de extensão nos campos de
transferência de calor, máquinas térmicas,
e engenharia térmica como um todo.
As principais metas do trabalho
desenvolvido no LTTC e LMT são:
Pesquisa fundamental e aplicada relacionada
à Termociências e campos correlatos
da engenharia, ligadas à formação
de estudantes de iniciação científica
(de graduação) e estudantes de mestrado
e doutorado (nível de pós-graduação).
Projetos científico-tecnológicos conjuntos
com indústrias, companhias e empresas
associadas com a prática de engenharia
térmica e outras áreas interdisciplinares.
Educação continuada e outras atividades
de extensão que apontam para um extenso
e profundo treinamento em vários aspectos
que lidam com transmissão e tecnologia
do calor.
Organização conjunta de “links” e eventos
com grupos similares dentro e fora
do Brasil, através da troca de idéias
e colaboração mútua ao longo das metas
citadas acima.
Laboratório de Automação
e Robótica (LR):
Rede de computadores; software (CAE,
modelagem e análise de estruturas);
controladores de movimento; atuadores
eletromecânicos e pneumáticos;
transdutores de deslocamento angular
e linear; microeletrônica.
Laboratório de Metrologia (LM):
Rede de computadores; instrumentos para
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medidas dimensionais; transdutores
de carga, temperatura e deslocamento
e corretor experimental para medições;
equipamento para sinal digital e analógico.
Laboratório de Tecnologia Mecânica
(LTM/CEFCON):
A área de Fabricação Mecânica possui um
amplo laboratório formalmente chamado
de Laboratório de Tecnologia Mecânica
(LTM) onde alguns setores de atividades de
fabricação industrial estão agrupados. Este
laboratório possui diversas máquinasferramenta,
equipamentos de conformação
de metais e soldagem, que são usados
em atividades práticas pelos estudantes
de graduação e pós-graduação e também
para atividades de pesquisa experimental.
Recentemente um conjunto de três novas
máquinas CNC foram instaladas neste
laboratório, numa área de 200 metros
quadrados, formando o Centro de Estudos
em Fabricação e Comando Numérico
(CEFCON) que possui um centro
de usinagem de eixo vertical, um centro
torneamento e um torno CNC.
Disciplinas
COM 500 Estágio de Docência
COM700 Seminários – Disciplina obrigatória
a todos os alunos de mestrado. Consiste no
atendimento aos seminários proferidos pelos
candidatos ao mestrado e palestras
apresentadas pelo PEM.
COM701 Tópicos Especiais em
Engenharia Mecânica – Trata-se de uma
disciplina sem ementa permanente.
É adequada para introdução de novos cursos
normalmente não previstos.
COM702 Tópicos Especiais
em Engenharia Mecânica II
COM703 Tópicos Especiais
em Engenharia Mecânica III
COM707 Inscrito ao Mestrado
COM708 Pesquisa para Tese de Mestrado
COM710 Fundamentos da Mecânica dos
Fluidos – Propriedades físicas dos fluidos,
a hipótese do contínuo, cinemática do escoamento
e o tensor da taxa de deformação.
Princípios de conservação e as equações
do movimento, equações constitutivas
e a equação de Navier-Stokes. Grupos
adimensionais e similaridade dinâmica.
Simplificações das equações dos movimentos
e as diversas classes de problemas em
mecânica dos fluidos (escoamento de fluidos
não viscosos, escoamento potencial, camada
limite, tensões de Reynolds e escoamentos
turbulentos, convecção natural/forçada, etc).
COM711 Tópicos Avançados em
Refrigeração e Condicionamento de Ar –
Análise Exergética em Ciclos de Refrigeração-
Novas tendências de configuração para o Ciclo
de Refrigeração por Compressão Mecânica
de Vapor-Estudos dos ciclos de Absorção
e Adsorção - Ciclos de Refrigeração por
Magnetismo. Transferência Simultânea
de Calor e Massa - Psicrometria - Condensação
e Congelamento sobre Serpentinas - Análise
Dinâmica de Sistemas de Condicionamento
de Ar - Qualidade do Ar Interno (IAQ) -
Distribuição do Ar visando economia
de energia e ao controle da qualidade do ar.
COM712 Fundamentos da Camada Limite
e Turbulência – Camada limite laminar:
dedução das equações, propriedades gerais,
soluções exatas, camada limite térmica.
Transição: origens da turbulência, teoria de
estabilidade, equação de Orr-Sommerfeld.
Camada limite turbulenta: movimento médio
e flutuações, dedução das equações, estrutura,
teoria do comprimento de mistura,
leis universais.
COM714 Modelagem Aerodinâmica –
Modelagem aerodinâmica de problemas
de Mecânica dos Fluidos utilizando elementos
da teoria potencial. Especificação dos campos
de velocidade e pressão com a utilização de
singularidades isoladas e distribuídas, método
de imagens e transformação conforme. Cálculo
de cargas aerodinâmicas com a utilização das
fórmulas de Blasius, teorema de Logally. Análise
de problemas específicos como a teoria da Asa,
cargas em grandes estruturas, hidro ou
aerodinâmica de veículos, etc.
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Catálogo COPPE
2001
COM720 Termodinâmica Clássica –
Conceitos fundamentais; noções de equilíbrio.
Energia e entropia: primeira e segunda leis.
Ciclos termodinâmicos, irreversibilidade
e disponibilidade. Equações de estado e
relações termodinâmicas. Gases ideais e gases
reais. Análise de sistemas termodinâmicos.
COM721 Transferência de Calor por
Condução – Equação da difusão térmica,
soluções por separação de variáveis, e pelas
transformações integrais e Laplace, método
de Duhamel e função de Green. Soluções
aproximadas e numéricas por diferenças
finitas. Problemas não-lineares com mudança
de fase e condução em meios anisotrópicos.
COM722 Transferência de Calor por
Convecção – Princípios da conservação de
massa, quantidade de movimento e energia,
camada limite térmica, escoamento externo
laminar e turbulento, escoamento interno
laminar e turbulento, região de entrada,
soluções por similaridade e por integração,
soluções numéricas por diferenças finitas.
COM723 Transferência de Calor por
Radiação – Radiação térmica, leis básicas,
tipo e propriedades das superfícies, radiação
em meios participantes com emissão,
absorção e espalhamento. Radiação associada
a convecção e/ou condução térmica.
Aplicações.
COM724 Ebulição-Condensação I –
Ebulição nucleada e ebulição pelicular:
mecanismos, estabilidade e fluxo crítico
de calor. Ebulição convectiva, mapas
de regime, modelos integrais, ebulição
subresfriada e ebulição saturada. Fluxos
críticos de calor. Tópicos sobre o projeto
térmico de geradores de vapor. Condensação
por gotas:mecanismos, aspectos interfaciais.
Condensação pelicular, escoamento laminar
e turbulento - presença de fases nãocondensáveis:
correlações empíricas
e resultados experimentais. Tópicos sobre
o projeto térmico de condensadores.
COM726 Energia Solar – O movimento
aparente solar. A radiação solar: características,
a estimativa dos recursos energéticos
solares. Conversão térmica: aplicações
a baixas, médias e altas temperaturas.
Estocagem térmica. Projeto de equipamentos.
COM728 Métodos Numéricos em
Transferência do Calor – Classificação das
EDP, formas canônicas. Problemas clássicos,
representações matemáticas. Aproximação
Numérica. O método das diferenças finitas.
Discretização, consistência, estabilidade
e convergência. Teorema de Lax. Esquema
de diferenças finitas aplicáveis as equações
da difusão, convecção-difusão e Navier-
Stokes. O método dos volumes initos.
Esquemas de interpolação Algorítmos para
o acoplamento pressão-velocidade em fluidos
incompressíveis. Introdução à geração
de malhas.
COM729 Instrumentação e Controle –
Ações básicas e controle e Controladores
industriais. Medição e controle de temperatura,
vazão, pressão, nível e densidade.
Estudo experimental de sistemas de controle
por realimentação. Aplicação de técnicas
nucleares em medição e controle. Análise
de erros em medidas experimentais
COM730 Introdução a Acústica –
O fenômeno propagatório. Equação da onda.
Soluções fundamentais. Intensidade
e potência acústica. Acústica subjetiva. Ondas
em dutos. Transmissão. Absorção. Acústica
de salas. Ressoadores.
COM731 Fundamentos da Acústica –
Soluções da equação da onda. Solução
no espaço tridimensional. Fonte sonora.
Campo próximo e afastado. Fontes
elementares. Efeitos de fronteira. Pistão.
Radiação de superfícies vibrantes. Modos em
dutos e em salas. Noções de controle ativo.
COM732 Vibrações de Sistemas
Discretos – Sistemas com um grau
de liberdade. Espectro de operadores
diferenciais. Resposta livre e forçada.
Influência do amortecimento. Modelagem
e discretização. Sistemas discretos.
Freqüências e modos naturais de vibração.
Resposta forçada. Amortecimento
proporcional. Técnicas experimentais em
vibrações. Métodos numéricos.
COM733 Vibrações de Sistemas
Contínuos – Sistemas contínuos: vibrações
livres e forçadas. Equacionamento usando
princípios variacionais. Soluções exatas
e aproximadas. Estudo de casos particulares
85

de vibrações de sistemas contínuos. Técnicas
experimentais em vibrações de sistemas
contínuos.
COM734 Controle de Ruído e Vibração –
Redução de ruído na fonte. Barreiras Acústicas
e Enclausuramento. Absorção sonora
e controle da reverberação. Fontes de impacto
e vibração. Técnicas de controle na fonte.
Isolamento. Amortecimento. Absorvedores
dinâmicos. Controle Ativo de ruído e vibração.
Aspectos práticos de projeto
COM735 Processamento de Sinais I –
Distribuições, Análise espectral, Convolução e
Correlação. Potência de Sinais, Filtros Lineares,
Cepstrum, Discretização e Amostragem.
Processamento digital e FFT. Introdução
à estimação de parâmetros.
COM736 Monitoração e Diagnóstico
de Máquinas – Manutenção preditiva;
estratégias e valores admissíveis de vibração.
Causas de vibrações em equipamentos.
Sensores, coleta, processamento e banco
de dados. Deteção e diagnóstico de falhas por
processamento de sinal e por identificação.
COM737 Acústica Ambiental – Acústica
física. Audição, Acústica subjetiva. Efeito do
ruído no Homem. Efeitos do ruído na fauna.
Metrologia Acústica. O ruído e a cidade.
Zoneamento Ambiental Urbano. Ruído
Aeronáutico. Ruído de trafego. Acústica
Previsional Urbana. Legislação Acústica.
Economia e Acústica. Custos do Ruído.
Acústica e Climas Quentes.
COM740 Elasticidade – Deformação.
O tensor tensão. Equações de equilíbrio.
Equações constitutivas. Materiais hiperelástaicos.
Elasticidade infinitesimal. Equações
da elasticidade para sólidos isotrópicos
e homogêneos. Estados planos de tensão
e deformação.
COM741 Métodos Variacionais em
Mecânica dos Sólidos – Cinemática das
deformações de um corpo tridimensional.
Princípio de potencias virtuais, teoria de equilíbrio
e a definição da tensão por dualidade.
Vínculos bilaterais e reações. Teoria unidimensional
para flexão. Vigas de Euler e Timoshenko.
Princípios de mínimo para elasticidade em
pequenas deformações. Métodos variacionais
(Ritz Galerkin, Elementos Finitos).
COM742 Sólidos Inelásticos – Relações
constitutivas e as leis da termodinâmica.
Modelos reológicos de materiais sólidos.
Termoelasticidade. Dano. Fratura. Formulações
para a análise de tensões e deformações
em sólidos inelásticos. Aproximações
incrementais. Métodos computacionais
e mecânica dos sólidos inelásticos.
COM743 Componentes Estruturais
Mecânicos – Teoria de vigas com e sem
cortante. Influência da torção. Teoria da placa
com e sem cortante. Pequenas e grandes
deformações. Equações de Von-Karman.
Teoria da casca. Tensor deformação de Koiter.
Cascas de revolução, vasos de pressão, bocais
e cascas rebaixadas. Soluções analíticas
e métodos aproximados.
COM744 Otimização de Estruturas –
Estruturas discretas, otimização dimensional,
geométrica e topológica. Estruturas
contínuas, otimização da forma, geração
de formas e malhas, malhas adaptivas
e otimização topológica. Análise
de sensibilidade, técnicas numéricas, analíticas
e semi-analíticas, técnicas variacionais. Projeto
de placas e cascas e de estruturas não-lineares
e inelásticas e de materiais compósitos.
COM745 Análise Dinâmica de Estruturas
– Descrição Lagrangeana do movimento. Leis
de balanço. Princípios variacionais nãolineares
em Dinâmica dos Sólidos. Métodos
numéricos: elementos finitos, integração
temporal (Newmark, Runge-Kutta, etc.).
Noções elementares de estabilidade.
COM746 Introdução a Mecânica do
Continuo – Cinemática: Corpos,
DeformaçãoFinita e Pequenas Deformações.
Força: Tensores de Cauchy e de Piola-
Kirchhoff. Equações Constitutivas
na Elasticidade Finita e Infinitesimal. Corpos
Hiperelásticos - Aplicações. Teoria Linearizada
- Existência e Unicidade.
COM747 Mecânica Clássica – Cinemática:
Velocidade angular e sistemas móveis de
referência. Propriedades de inércia e dinâmica
do corpo rígido. Equações de Lagrange
e Hamilton. O método de Kane: taxas parciais
de variação de posição e orientação, forças
ativas e de inércia generalizadas.
COM748 Modelagem e Controle de
86

Catálogo COPPE
2001
Estruturas Flexíveis – Elementos Fundamentais
de Álgebra Linear. Noções Básicas
de Estabilidade. Modelagem de Estruturas
Flexíveis. Controle através de Retroalimentação
(Feedback). Controlabilidade
e Observabilidade. Tópicos Avançados
em Controle (robusto, adaptivo, ótimo).
COM750 Mecanismos – Pares cinemáticos.
Critérios de Grubler e de Grashof.
Mecanismos planos de barras com um e
multiplos de liberdade. Solução numérica de
posição, velocidade e aceleração pelo Método
de Newton-Raphson. Princípio do trabalho
virtual aplicado a mecanismos. Dinâmica de
mecanismos: equações de Eksergian e
Lagrange para o movimento de mecanismos
com um e multiplos graus de liberdade.
COM751 Projeto de Máquinas – Princípios
básicos de construção de máquinas. Critérios
técnicos e econômicos para avaliação
de projeto. Metodologia e etapas do processo
de construção. Análise de complexidade
de elementos. Classificação, unificação
e normalização de elementos. Confiabilidade.
Utilização de computador em processos
de construção. Exemplos práticos.
COM766 Planejamento e Controle de
Sistemas de Fabricação – Teoria das
Restrições: Identificação e gestão de gargalos;
Tecnologia tambor-tampão-barbante;
Melhoria contínua e curva de aprendizagem.
Logística just-in-time: Sistemas de empurramento,
puxamento e híbridos; Minimização
de estoque e maximização de fluxo. Manufaturas
celular: Tecnologia de grupo; Configuração
de células de produção; Planejamento
e controle de produção e manutenção.
COM768 Análise de Processos de
Conformação de Metais – Deformações
plásticas em metais. Critérios de escoamento.
Processos de deformação com fluxo contínuo.
Atrito na interface entre a ferramenta e o
metal. Determinação dos esforços mecânicos
externos. Método do Limite Superior.
Métodos numéricos. Fluxo plástico. Medida
de deformações.
COM769 Métodos para Determinação de
Forças na Usinagem – Teoria de corte
ortogonal e oblíquo. Ângulo de cisalhamento.
Critérios de escoamento. Distribuição
de tensões sobre a superfície de saída
da ferramenta. Modelo de Usui-Hirota para
determinação das forças de corte no
torneamento. Métodos híbridos (numéricoanalítico-experimental)
para determinação
dos esforços nas operações de corte com
ferramenta multicortante. Métodos
experimentais. Sensores piezoelétricos.
COM772 Elementos Finitos – Interpolação
e aproximação de funções. Elementos finitos
de classes C0 e Cn. Convergência. Problemas
uni, bi e tridimensionais. Elementos finitos
isoparamétricos, híbridos e mistos. Técnicas
computacionais. Aplicações à análise de
componentes mecânicos.
COM773 Projeto Otimo – O projeto
na Engenharia Mecânica. Projeto Otimo.
Formulação do problema de otimização.
Exemplos de aplicação. Otimização sem
restrições. Minimização unidimensional.
Critérios de otimalidade. Métodos de gradientes,
Newton e quase-Newton. Otimização sob
restrições. Critérios de Otimalidade. Métodos
de penalidade barreira. Gradiente projetado e
programação quadrática sequencial. Métodos
de ponto interior e algorítmos de Herskovits.
COM774 Métodos Matemáticos – Álgebra
linear. Bases e transformações. Autovalores
e autovetores. Diagonalização de operadores.
Séries. Teoremas integrais. Solução
de equações diferenciais ordinárias. Equações
diferenciais parciais elípticas, hiperbólicas
e parabólicas.
COM775 Pesquisa Operacional Aplicada
– Otimização de Sistemas Industriais:
Programação linear; Programação linear
mixta-inteira; Programação por metas;
Programação estocástica; Programação
geométrica; Programação quadrática.
Simulação de Eventos Discretos:
Desenvolvimento, verificação e validação
de modelos de simulação; Projetos estatísticos
de experimentos de simulação. Teoria
das filas: Modelos analíticos de filas; Redes
abertas e fechadas de filas; Aproximações
analíticas de filas.
COM780 Motores a Combustão Interna –
Introdução: Classificação de motores e suas
aplicações; Componentes do motor; Ciclos
de Operação; Novas tecnologias em motores.
87

Parâmetros de Operação de Motores.
Combustíveis para motores de combustão
interna. Combustão em Motores de
Combustão Interna. Simulação de Motores.
Sistema de Lubrificação. Sistemas Especialistas
na Manutenção Preditiva de Motores.
Sobrealimentação de Motores.
COM781 Introdução a Combustão –
Revisão de termodinâmica. Revisão de cinética
química. Revisão de processos de transporte.
Equações de conservação para um escoamento
reativo. Chamas laminares premisturadas.
Chamas laminares não-premisturadas
(difusivas). Evaporação e combustão de gotas.
Combustão de sólidos. Emissões de poluentes.
Introdução a chamas turbulentas.
COM795 Análise Numérica – Computação
científica e análise de erros. Interpolação
e aproximação. Diferenciação e integração.
Sistemas Lineares de equações algébricas.
Problemas de autovalor. Equações nãolineares.
Equações diferenciais ordinárias.
COM800 Seminário de D.Sc.
COM801 Tópicos Especiais em
Engenharia Mecânica – Trata-se de uma
disciplina sem ementa permanente.
É adequada para introdução de novos cursos
normalmente não previstos.
COM802 Tópicos Especiais em
Engenharia Mecânica II
COM803 Tópicos Especiais em
Engenharia Mecânica III
COM804 Tópicos Especiais em
Engenharia Mecânica IV
COM807 Inscrito ao Doutorado
COM808 Pesquisa de Tese de Doutorado
COM809 Tese de Doutorado
COM810 Método de Perturbação em
Eng. Mecânica – Conceitos fundamentais;
notação de ordem, série assintótica.
Comportamento assintótico de integrais.
Problemas regulares e singulares. Método
das expansões assintóticas combinadas.
Método das variáveis intermediárias.
COM812 Turbulência – Turbulência
e campos estocásticos. Médias estocásticas
e equação de Reynolds. O comprimento
de mistura e a viscosidade turbulenta. Energia
cinética da turbulência, dissipação turbulenta
e os modelos k - e. O espectro da energia
cinética da turbulência e a hipótese de
Kolmogorov. Equações constitutivas. Tópicos
em turbulência homogênea.
COM813 Hidrodinâmica Aplicada -
Equações básicas e teoremas fundamentais da
teoria potencial. Escoamentos bidimensionais:
teoremas básicos; singularidades; transformação
conforme. Escoamentos tridimensionais:
teoremas básicos; métodos de perturbação;
linearização. Métodos numéricos.
COM814 Estabilidade Hidrodinâmica e
Transição – Introdução. Teoria linear.
Estabilidade de escoamento Couette.
Estabilidade de escoamento Poiseuille.
Estabilidade de Escoamento Bernard-Rayleigh.
Estabilidade de camada limite. Teoria nãolinear.
Transição e modelos para escoamentos
transicionais. Desenvolvimentos recentes
da teoria de estabilidade hidrodinâmica.
COM816 Aerodinâmica Computacional –
Escoamento subsônico ao redor de corpos;
modelagem. Elementos da Teoria Potencial
e Dinâmica da Vorticidade. Método dos
painéis e aplicações. Métodos de Vorticidade
e sua utilização na análise do escoamento
ao redor de corpos rombudos: separação,
geração de vorticidade, esteira viscosa.
COM820 Ebulição-Condensação II –
Ebulição. Nucleação e dinâmica das bolhas.
Modelos e correlações, fluxo crítico, regime
transiente de geração. Escoamento bifásico.
Condensação: processos básicos, mecanismos
de interface plana líquido-vapor, condensação
em filme sobre superfície plana.
COM822 Análise em Difusão de Calor e
Massa – Equações básicas em difusão.
Classificação dos Problemas de Difusão.
Problemas de Classe I, II e III. Aplicações em
condução/convecção. Outras classes
de Problemas. Introdução à Técnica
da Transformada Integral Generalizada.
COM824 Radiação Térmica em Meios
Participantes – Fundamentos sobre os
mecanismos de absorção e emissão, propriedades
fundamentais. Conceito de equilíbrio
termodinâmico local. Equações
de transferência para um gás absorvedoremissor.
Radiação de gases em invólucros.
88

Catálogo COPPE
2001
Transferência de calor em meios com absorção
e espalhamento.
COM830 Geração e Propagação do Som –
Equação de D’Alembert . Solução. Função de
Green. Fontes Elementares. Solução em série
de potências. Radiação de superfícies. Teorema
de Kirchoff. Fontes em movimento. Ruído
de escoamento: jatos e ventiladores.
Teoria da difração.
COM831 Geração e Propagação
do Som II – A equação de energia.
Mecanismos de dissipação. Efeitos não-lineares
na propagação. Espelhamento. Localização
de fontes acústicas.
COM832 Processamento de Sinais II –
Probabilidades; variáveis aleatórias; funções
aleatórias. Entropia. Estacionaridade.
Ergodicidade. Correlação. Teorema de Wiener-
Khintchine. Análise espectral. Funções de
coerência simples e múltipla. Análise espectral
condicional e paramétrica. A transformada
em “ondelettes” para sinais não estacionários.
COM836 Propagação de Ondas –
Propagação unidimensional: ondas em sólidos
e em fluidos. Propagação unidimensional:
soluções, variáveis características. Mudança
de impedância, reflexão, refração. Modelos
viscoelásticos. Propagação tridimensional:
ondas de dilatação e cisalhamento.
Decomposição de Helmholtz.
COM837 Identificação – Propagação
unidimensional em meios não-homogêneo.
Soluções aproximadas. Integração por
diferenças finitas. Meios estratificados.
O problema inverso. Deconvolução. Métodos
globais. Métodos seqüenciais. Malha
característica. Estabilidade numérica.
COM840 Mecânica do Contínuo – Revisão
dos conceitos básicos de Mecânica
do Contínuo com vista à introdução da teoria
de materiais simples. As hipóteses
constitutivas. Fluidos Newtonianos.
Elasticidade finita. Elasticidade linear.
COM841 Mecânica Variacional –
O operador tangente de deformação
de um contínuo tridimensional e os espaços
de deslocamentos, velocidades virtuais,
deformações e taxas de deformação. Definição
por dualidade de carregamentos e tensões.
Operador (adjunto) de equilíbrio. Equilíbrio
pelo Princípio de Potências Virtuais. Forma
local de equilíbrio para contínuo 3D. Equilíbrio
em variáveis generalizadas; aplicação a vigas e
placas. Hiperelasticidade e princípios de
mínimo, cinemáticos, de equilíbrio e mistos.
Métodos numéricos derivados das formulações
variacionais.
COM842 Grandes Deformações –
Cinemática das deformações e o princípio
de objetividade. Medidas de deformação
e tensões duais. O princípio de potenciais
virtuais e as equações de equilíbrio. Materiais
elásticos e suas equações constitutivas.
O problema da elasticidade 3D. Formulações
de energia para hiperelasticidade. As questões
de existência e unicidade de soluções. Noções
de inelasticidade em grandes deformações.
Formulações incrementais e métodos
numéricos em grandes deformações.
COM843 Teoria de Placas e Cascas –
Elementos de geometria das superfícies.
Cinemática das deformações de placas. Teoria
de Kirchhoff e de Reissner. Soluções para
algumas placas elásticas. Teoria de cascas.
Hipóteses de Love, Koiter e Reissner. Cascas
de revolução. Soluções de membrana
e perturbações associadas à compatibilidade
de deslocamentos. Soluções para algumas
cascas elásticas.
COM844 Teoria da Plasticidade – Relações
constitutivas para elasto-plasticidade.
Formulações locais e variacionais Potenciais
para taxas de tensão e deformação. Modelos
de Mises e Tresca. Teoria de análise limite.
Discretização. Solução dos modelos discretos.
Comportamento dos materiais em processos
evolutivos e aproximações em incrementos
finitos no tempo. Potenciais em incrementos.
Análise elasto-plástica. Discretização. Solução
dos modelos discretos. Análise de adaptação
(shakedown).
COM845 Termodinâmica do Contínuo –
A termodinâmica dos processos homogêneos.
A forma clássica das leis básicas. Materiais
elásticos e viscosos. A termodinâmica
com variáveis internas de estado.
A teoria de equilíbrio de Gibbs. Termodinâmica
e a estabilidade do equilíbrio.
COM846 Otimização Estrutural –
Conceitos básicos de otimização sem e com
89

estrições. Condições de Kuhn-Tucker. Noções
de controle ótimo. Restrições representativas
em otimização estrutural. Problemas
de dualidade em relação a princípios
variacionais. Algoritmos para otimização
numérica de estruturas modelados pelo
método dos elementos finitos.
COM847 Métodos Numéricos em
Programação Não-Linear – Otimização
sem restrições. Algoritmos de minimização
unidimensional. Métodos de gradiente,
Newton e Quase-Newton. Otimização:
métodos de barreiras e penalidade: gradiente
projetado e gradiente reduzido. Conceitos de
dualidade. Métodos Lagrangeanos.
Algoritmos de direções viáveis (Huard,
Zoutendijk, Herskovits). Minimização
unidirecional restrita.
90