معرفی دوره‌های مناسب برای مهندسی مکانیک

ANSYS FLUENTفلوئنت یک نرم‌افزار مهندسی است که برای مدل‌سازی جریان‌های سیال و انتقال حرارت در هندسه‌های ساده و پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. رابط کاربری ساده و قدرت بالای محاسبه‌گر آن از جمله ویژگی‌هایی است که آن را از سایر نرم‌افزارهای تحلیل سیالاتی متمایز می‌کند. این نرم‌افزار می‌تواند در بازه‌ی بسیار وسیعی از صنایع شامل صنایع هوافضا، توربوماشین‌ها، تولید انرژی و توان، نفت و گاز، وضعیت آب و هوا، صنایع خودرو، مبدل های حرارتی، خنک‌سازی قطعات الکترونیک، تهویه مطبوع، تبرید، تحقیقات فضایی و طراحی کشتی‌ها به کار گرفته شود.ANSYS CFXنرم افزار ANSYS CFXیکی از نرم افزارهای سرآمد در زمینه‌ی تحلیل CFDاست که با توجه به محیط کاربرپسند و ارتباط راحت آن با نرم افزارهای مدل سازی، طرفداران زیادی در محافل دانشگاهی و صنعتی پیدا کرده است. لینک های قوی ANSYS WORKBENCHو قدرت MESHING این نرم افزار، منحصر به فرد بوده و دیگر نرم افزارهای CFDچنین قابلیت‌هایی ندارند. از آنجا که زبان برنامه نویسی ANSYSتوسط برنامه‌ی FORTRAN انجام شده، این نرم افزار این قابلیت را برای کاربران ایجاد کرده است تا در محیط نرم افزار با استفاده از یک زبان برنامه نویسی منطبق بر FORTRANبسیاری از محدودیت‌های موجود در CFD را برطرف کنند.از جمله ویژگی‌های کلیدی این نرم‌افزار می‌توان به قابلیت تحلیل مسائل چندفازی ، اندرکنش سازه‌ی سیال، FLS مدل‌های جریان آشفته، توربوماشین، انتقال حرارت، بررسی جریان‌های لزج و غیر لزج، تحلیل‌های نانوسیال و ... اشاره کرد. سرعت، دقت و کارآیی نرم‌ افزار CFX در شبیه‌سازی مسائل مربوط به تجهیزات دوار و توربوماشین‌ها (پمپ، کمپرسور، فن، توربین‌های گازی و هیدرولیکی)، در مقایسه با سایر نرم‌افزارهای مشابه مانند Fluent، بیشتر است. با این وجود، در مسائلی که فیزیک خاصی دارند، مانند مسائل حوزه‌ی واکنش و مرز دینامیک، نسبت به نرم‌ افزار فلوئنت از قدرت کمتری برخوردار است.CATIAکتیا یک مجموعه‌ی نرم‌افزاری چندمنظوره است که تمام ابزارهای مورد نیاز برای طراحی به کمک کامپیوتر، مهندسی به کمک کامپیوتر، تولید به کمک کامپیوتر، مدل‌سازی سه‌بعدی، تحلیل، شبیه‌سازی و مدیریت چرخه‌ی عمر محصول را به‌صورت یکجا در اختیار کاربر قرار می‌دهد. نرم افزار CATIA از محبوبیت بسیار زیادی نزد مهندسان مکانیک و شرکت‌های تولیدکننده‌ی تجهیزات مکانیکی (هواپیما، خودرو، کشتی و ...) برخوردار است.CATIAیا «برنامه‌ی تعاملی سه‌بعدی به کمک کامپیوتر» (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) قابلیت‌های نرم‌افزارهای مبتنی بر طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) و ساخت به کمک کامپیوتر (CAM) را با هم ادغام کرده است. ابزارهای قدرتمند و دقیق کتیا، آن را به بهترین گزینه برای طراحی بدنه‌ی هواپیما و خودرو تبدیل کرده‌اند.Simulinkسیمولینک یک ابزار شبیه‌سازی همراه با نرم‌افزار متلب است. موارد استفاده از سیمولینک عمومی هستند و مانند بسیاری دیگر از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مهندسی، منحصر به کاربردهای خاصی نیست که این مورد مزایا و معایب متفاوتی را برای آن ایجاد می‌کند.با استفاده از سیمولینک می‌توان رفتار یک سیستم را بدون نیاز به ساختن آن تحلیل نمود. در نتیجه یک مهندس با استفاده از سیمولینک می‌تواند علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه و زمان به بررسی تأثیر اغتشاشات یا سایر عوامل ورودی بر عملکرد یک سیستم بپردازد. همچنین شبیه‌سازی سیستم‌ها این توانایی را در اختیار ما می‌گذارد تا عکس‌العمل یک سیستم در صورت تغییر پارامترهای ورودی آن به خوبی شناخته شود. سیمولینک به‌صورت یک کتابخانه در نرم‌افزار MATLAB عرضه شده است و شبیه‌سازی توسط بلوک‌های این کتابخانه به صورت دیاگرام‌های بلوکی انجام می‌شود.سیمولینک نرم‌افزاری است که برای شبیه‌سازی سیستم‌های دینامیکی، می‌توانید از آن استفاده کنید. این نرم‌افزار، زیرمجموعه‌ی نرم‌افزار متلب است که دارای کتابخانه‌های زیادی در زمینه‌ی رشته‌های مختلف از جمله برق و مکانیک است.Pythonپایتون یک زبان برنامه‌نویسی شیءگرا، تفسیری، سطح بالا و همه‌منظوره است که اولین بار در سال ۱۹۹۱ منتشر شده است. فلسفه‌ی اصلی طراحی پایتون «خوانایی بالای کد» است و نویسه‌های فاصله‌ی خالی در آن معنادار هستند و مکرراً استفاده می‌شوند. ساختار زبانی و دیدگاه شی‌ءگرا در پایتون به‌گونه‌ای طراحی شده است که به برنامه‌نویس امکان نوشتن کد منطقی و واضح (بدون ابهام) را برای پروژه‌های کوچک و بزرگ می‌دهد.پایتون در مهندسی مکانیک یک مزیت عمده دارد؛ تجزیه و تحلیل عددی! با وجود بسته‌های متعددی مانندNumPy و SciPy که با پایتون همراه هستند، می‌توانید از توابع داخلی برای انجام تجزیه و تحلیل‌های عددی سریع‌تر و آسان‌تر استفاده کنید. با SciPy می‌توانید بدون هیچ‌گونه محاسبه‌ی دستی، طرح خود را محاسبه کرده و از آن خروجی بگیرید. این کار باعث صرفه‌جویی زیادی در زمان می‌شود. تنها با کمی تلاش و یادگیری می‌توانید از پایتون برای نوشتن برنامه‌ای استفاده کنید که محاسبات مورد نیاز شما را در یک لحظه انجام می‌دهد. مثال دیگری از آنچه می‌توانید انجام دهید، تجزیه و تحلیل ساده‌ی عناصر محدود است. تجزیه و تحلیل عددی ترمودینامیک، یک مثال عالی از این موضوع است. با استفاده از ابزار PYro می‌توانیم متداول‌ترین خواص ترمودینامیکی از دما و فشار گرفته تا چگالی، آنتالپی، آنتروپی، انرژی داخلی، وزن مولکولی، گرمای خاص، نسبت حرارت خاص و حجم خاص را محاسبه کنیم. کاربرد پایتون در مهندسی مکانیک در دینامیک سیالات نیز مشاهده می‌شود. پویایی سیالات محاسباتی نیز به‌خوبی به برنامه‌نویسی پایتون کمک می‌کند. از PyCFD نیز برای نوشتن و حل معادلات دیفرانسیل جزئی، محاسبه‌ی حجم سیالات با معادلات ناویر استوکس و استفاده از روش عنصر مرزی برای حل معادلات دیفرانسیل جزئی ارزش مرزی می‌توان استفاده کرد.C, C++C، یک زبان برنامه‌نویسی همه‌منظوره و سطح بالاست. این زبان رابط کاربری ساده، سازگار و قدرتمند برای برنامه‌نویسی سیستم‌ها فراهم می‌کند. به همین دلیل از زبان Cبرای توسعه‌ی نرم افزارهای سیستمی، نرم‌افزارهای کاربردی و سیستم‌های تعبیه شده (Embedded Systems) استفاده می‌شود. زبان برنامه‌نویسی C از زبان‌های مهم و تأثیرگذار به‌حساب می‌آید و بسیاری از زبان‌های دیگر از آن مشتق شده‌اند. به عنوان مثال، زبان‌های برنامه نویسی ++C و جاوا از مشتق‌های مدرن و محبوب Cهستند.این زبان برنامه‌نویسی محبوب‌ترین زبان برنامه نویسی بین مهندسان مکانیک شناخته می‌شود و کاربردهای فراوانی در تمام گرایشات این رشته دارد.Abaqus Unified FEAنرم‌افزار آباکوس، یکی از شناخته‌شده‌ترین نرم‌افزارهای مهندسی به کمک کامپیوتر و از قدرتمندترین ابزارهای تحلیل المان محدود است. این نرم‌‌افزار، معمولاً به منظور تحلیل غیرخطی مواد تحت شرایط استاتیک، شبه‌استاتیک و دینامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. Abaqus، معمولاً در کارهای پژوهشی و در صنایعی نظیر هوافضا، اتومبیل‌سازی، ساخت تجهیزات صنعتی و عمران (سازه، ژئوتکنیک و راه) کاربرد دارد. مدل‌های رفتاری متنوع و منحصر به فرد در این نرم‌افزار، آن را به یکی از بهترین گزینه‌های تحلیل المان محدود تبدیل می‌کند.آباکوس در مدل‌سازی، شبیه‌سازی و تحلیل المان محدود مسائل مهندسی کاربرد دارد. یکی از کاربردهای اصلی این نرم‌افزار، استفاده از آن به‌عنوان ابزاری برای انجام تحقیقات آکادمیک روی مسائل مختلف مهندسی است. به همین دلیل، نرم افزار Abaqus، محبوبیت بالایی نزد دانشجویان، اساتید و مهندسان واحدهای تحقیق و توسعه دارد.به‌طور کلی، آباکوس را می‌توان در شرکت‌های خودروسازی، هواپیماسازی (صنایع هوافضا)، پتروشیمی، زیست‌شناسی، عمران (مهندسی سازه)، تجهیزات صنعتی، بسته‌بندی محصولات، الکترونیک و صنایع تولید تجهیزات پیشرفته به کار برد.PowerMillدر سطح جهان برای تنظیم مسیر حرکت دستگاه CNC روی قطعات مختلف فلزی، از نرم‌افزارهای مختلفی استفاده می‌شود. یکی از پیشرفته‌ترین این نرم‌افزارها، پاورمیل است که به‌راحتی می توان انواع دستگاه‌های CNC را به کمک آن کنترل کرد. در کشور ما نیز در بسیاری از صنایع و کارگاه‌ها از نرم افزار پاورمیل برای پیش‌برد پروژه‌های ساخت و تولید استفاده می‌شود.انواع روش‌های ماشین‌کاری با استفاده از نرم‌افزار پاورمیل قابل انجام است. برای مثال، می‌توان به فعالیت‌هایی مانند خشن‌کاری و پرداخت قطعات اشاره کرد. به کمک پاورمیل می‌توان قابلیت اجرای کلیه‌ی فرایندها را در دستگاه‌های CNC با تکنولوژی‌های گوناگون از ۲ تا ۵ محوره ایجاد کرد.نرم افزار پاورمیل به‌عنوان یک راه حل طراحی سه‌بعدی به کمک رایانه (Computer-Aided Manufacturing) به‌شمار می رود. به‌طور کلی، استفاده از این نرم‌افزار زمان و هزینه‌های تولید را در صنایع گوناگون به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.MSC Adamsاین نرم‌افزار با قابلیت‌های بسیار زیاد خود، مهندسان را در تولید، تست، بررسی و بهینه‌سازی طرح‌های سیستم‌های مکانیکی قبل از رسیدن به پیش‌ساخت فیزیکی یاری می‌کند. با استفاده از بخش‌های مختلفِ درنظرگرفته‌شده در این نرم‌افزار می‌توان با شبیه‌سازی حرکتی سیستم مکانیکی، تست سینماتیکی سیستم، سنجش نیروهای وارده بر اتصالات و ... عمر قطعات در سیستم را تعیین کرده و جایابی قطعات را به‌صورت بسیار دقیق و منظم انجام داد. بررسی و کنترل ارتعاش سیستم‌ها و امکان انجام تست‌ها برای قطعات قابل انعطاف از دیگر ویژگی‌های این نرم‌افزار است. این نرم‌افزار توانایی ارتباط با نرم‌افزارهای تخصصی دیگر مانند Pro/E،Catia ،Ansys و ... را داراست.COMSOLکامسول مولتی فیزیکس یک نرم‌افزار شبیه‌سازی عمومی برای مدل‌سازی طرح‌ها، دستگاه‌ها و فرایندها در تمام زمینه‌های مهندسی، ساخت و تحقیقات علمی است. این نرم‌افزار علاوه بر استفاده از مدل‌سازی مولتی فیزیکس برای پروژه‌های خود، می‌تواند مدل‌های خود را برای استفاده‌ی سایر تیم‌های طراحی، بخش‌های تولید، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، مشتریان و موارد دیگر، به اپلیکیشن‌های شبیه‌سازی تبدیل کند.کامسول یک محیط شبیه‌سازی است که با درنظرگرفتن کاربردهای دنیای واقعی طراحی شده است. هدف از همه‌ی شبیه‌سازی‌ها تا آنجا که ممکن است، بررسی تأثیراتی است که در واقعیت مشاهده می‌شوند. اگر بتوانیم تمام مواردی را که در واقعیت اتفاق می‌افتند، در یک پروژه‌ی مهندسی یا علمی در شبیه‌سازی وارد کنیم، در حقیقت شبیه‌سازی‌مان، بیشتر و بیشتر به مدل واقعی نزدیک می‌شود.برای انجام این کار، به چند فیزیک یا مولتی فیزیکس نیاز داریم. مولتی فیزیکس می‌تواند شامل چندین مدل علمی باشد که مورد علاقه‌ی شماست یا در محاسبات شما مهم است. برخی از این موارد عبارتند از صوت، الکترومغناطیس، واکنش‌های شیمیایی، مکانیک، جریان سیال و انتقال گرما. از آنجا که دنیای واقعی شامل همه‌ی این اثرات است، محیط شبیه‌سازی شما نیز باید تا حد امکان، شامل همه‌ی آن‌ها باشد.Proteus Design Suiteبه طور ساده، می‌توان گفت که پروتئوس نرم‌افزاری برای پیاده‌سازی مدارهای الکترونیکی، شبیه‌سازی آن‌ها و همچنین طراحی نقشه‌های PCB است. یکی از ویژگی‌های بارز این نرم‌افزار، این است که محیط آن شبیه دنیای واقعی است. این یعنی اینکه مثلاً در حال شبیه‌سازی مدار، می‌توانید دکمه‌ای را روشن یا خاموش کنید. از ابزار اندازه‌گیری استفاده کنید و ... .پروتئوس دو قسمت اصلی دارد که یکی برای طراحی و ترسیم مدارهای مختلف استفاده می‌شود و دیگری برای طراحی شماتیک PCB است. اولی ISIS است که با آن می‌توان مدارها را طراحی و شبیه‌سازی کرد و دومی ARES است که برای طراحی یک برد مدار چاپی استفاده می‌شود. پروتئوس، همچنین قابلیت‌های مربوط به نمای سه‌بعدی طراحی در PCB را فراهم می‌کند.بخش ISIS طیف گسترده‌ای از اجزا و قطعات را در کتابخانه‌ی خود دارد. این بخش دارای منابع، سیگنال ژنراتور، ابزار اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل مانند اسیلوسکوپ، ولت‌متر، آمپرمتر و غیره، پراب‌هایی برای نظارت بر زمان واقعی پارامترهای مدار، سوئیچ‌ها، نمایشگرها، بارهایی مانند موتورها و لامپ‌ها، اجزای گسسته مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، سلف‌ها، ترانسفورماتورها، مدارهای مجتمع دیجیتال و آنالوگ، سوئیچ‌های نیمه‌هادی، رله‌ها، میکروکنترلرها، پردازنده‌ها، سنسورها و ... است.شبیه‌سازی میکروکنترلر در پروتئوس با استفاده از یک فایل hex یا یک فایل اشکال‌زدایی در قسمت میکروکنترلر در شماتیک انجام می‌شود. سپس هر بخش الکترونیک آنالوگ و دیجیتال که به آن متصل است، به‌صورت همزمان شبیه‌سازی می‌شود. این امکان استفاده از پروتئوس را در طیف گسترده‌ای از نمونه‌سازی‌های پروژه در مواردی مانند کنترل موتور، کنترل دما و طراحی رابط کاربری فراهم می‌کند.همچنین پروتئوس برای آموزش عمومی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آنجا که با داشتن پروتئوس نیاز به هیچ سخت‌افزاری نیست، استفاده از آن به‌عنوان ابزار آموزش راحت است.Siemens NXدر فرایند تولید یک محصول، مفهومی تحت عنوان Product Life Management یا PLM مطرح است. امروزه بحثی که بسیار حائز اهمیت است، این است که تمام فرایند PLM در یک نرم افزار انجام بپذیرد. اینجاست که نرم افزار قدرتمندی مانند NX اهمیت پیدا می کند.این نرم‌افزار امکانات گسترده‌ای برای طراحی، مهندسی و تحلیل و ساخت محصول در اختیار مهندسان قرار می‌دهد. دستورات و حالات متنوع طراحی، حل‌گرهای مختلف برای تحلیل های استاتیکی، دینامیکی، حرارتی، سیالاتی، ماشین‌کاری چند محوره و ... گوشه‌ای از امکانات این نرم‌افزار محسوب می‌شوند. نرم‌افزار Siemens NX نرم افزاری است که در حال حاضر سهم مهمی از بازار جهانی نرم‌افزارها را به خود اختصاص داده است و در داخل کشور هم استفاده از آن، روزبه‌روز در حال افزایش استMachine Learningماشین لرنینگ شاخه‌ای از هوش مصنوعی و «علوم کامپیوتر» است که برای تقلید از روش‌های یادگیری انسان‌ها استفاده می‌کند و به‌تدریج دقت خود را بالا می‌برد. فرآیند یادگیری در ماشین لرنینگ با داده‌هایی به‌عنوان ورودی آغاز می‌شود تا ماشین با بهره‌گیری از آن‌ها به الگوهای موجود در آن مجموعه‌ی داده دست پیدا کند و براساس کشف الگوهای آن‌ها و بینش حاصل‌شده، تصمیمات بهتری بگیرد. در واقع، هدف اصلی در این علم، این است که به ماشین امکانی داده شود که بدون دخالت و کمک انسان، به‌طور خودکار یادگیری داشته باشد و بتواند اقدامات خود را مطابق با آن تنظیم کند.امروزه در حوزه‌ی کنترل و رباتیک، پیاده‌سازی بسیاری از کنترلرها و عملگرها به کمک Reinforcement Learning و بینایی ربات‌ها توسط شبکه‌های عصبی پیچیده (CNNs) انجام می‌پذیرد. در حوزه‌ی سیالات نیز دانشمندان به دنبال آن هستند که بتوانند بسیاری از روابط دیفرانسیلی موجود در روابطی چون ناویر استوکس را به کمک شبکه‌های عصبی حل کنند و زمان مورد نیاز برای مدل‌سازی‌های کامپیوتری را چندین برابر کاهش دهند. در زمینه‌ی ارتعاشات هم عیب‌یابی و نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه سیستم‌ها و تحلیل سیگنال‌های ارتعاشی آن‌ها، به وسیله‌ی هوش مصنوعی انجام می‌پذیرد و بازاری چند ده میلیارد دلاری در دنیا دارد.Pro SolidWorksسالیدورکس یک مدل‌ساز برای مدل‌سازی جامدات است که مبتنی بر پاراسالید بوده و از رویکرد پارامتری مبتنی بر ویژگی برای ساخت مدل‌ها و مونتاژها بهره می برد. این نرم افزار، امکانات و ابزارهای زیادی برای کارهایی مانند مدل‌سازی و عملیات ورقکاری، جوشکاری، ریخته‌گری، قالب‌سازی، تزریق پلاستیک، جوش‌دادن قطعات و همچنین تحلیل تنش و مدل‌سازی رفتار و مقاومت قطعه تحت بارگذاری های گوناگون را داراست.در دوره‌ی پیشرفته‌ی SolidWorks، به سراغ مواردی مانند ورق‌کاری با sheet metal، طراحی سطوح پیشرفته با Surface، طراحی مکانیزم‌ها، مهندسی معکوس با استفاده از ابرنقاط، طراحی سازه‌ها و جوشکاری با ماژول Weldment، آنالیز با SolidWorks Simulation و موارد مشابه خواهیم رفت.