مکادمی؛ آکادمی مهندسی مکانیک

مهندسی مکانیک یکی از قدمی‌ترین و محبوب‌ترین رشته‌های دانشگاهی است که با بکارگیری دانش ریاضیات، فیزیک و علم مواد به طراحی و تحلیل سیستم‌های مکانیکی می‌پردازد. از علم مهندسی مکانیک در هر تحلیلی مانند رباتیک، بایومکانیک، مکانیک جامدات، مکانیک سیالات و ... که نیازمند بررسی اثر نیروی و انرژی بر وضعیت جسم است، بهره گرفته می‌شود. امروزه هیچ کالایی بدون تحلیل تنش روانه بازار نمی‌شود. حتی شرکت‌ها پیشرو در تکنولوژی مانند اپل نیز به دنبال استخدام مهندسین مکانیک هستند تا در طراحی و تولید بدنه لپ‌تاپ و موبایل مشارکت داشته باشند. آموزش‌های مکادمی را می‌توان به سه دسته تقسیم نمود:

1. آموزش دروس دانشگاهی
2. آموزش نرم‌افزارهای مهندسی مکانیک
3. مقالات علمی و آموزشی

۱- آموزش دروس دانشگاهی

مکادمی همواره در تلاش است تا ارزنده ترین آموزش‌های موجود برای دروس دانشگاهی را در اختیار عموم دانشجویان قرار دهد. از آنجایی که معمولا بهترین اساتید کشور در یک دانشگاه حضور ندارند، یا حتی در صورت حضور، به دلیل ظرفیت محدود هر کلاس همه دانشجویان قادر به اخذ آن کلاس نیستند، به اشتراک گذاری این کلاس‌ها کمک بزرگی به دانشجویان می‌کند. در حال حاضر آموزش دینامیک مهندسی دکتر آرش بهرامی و آموزش روش اجزاء محدود کاربردی دکتر مریم مهنما را می‌توانید در سایت مکادمی به صورت رایگان تماشا و دانلود کنید.

۲- آموزش نرم افزارهای تخصصی

دانشجویان و مهندسین مکانیک علاوه بر تسلط به دروس این رشته باید به نرم افزارهای تخصصی نیز تسلط کامل داشته باشند. نرم افزارهای تخصصی مهندسی مکانیک را می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد:

1. زبان‌های برنامه نویسی مانند سی، فرترن، متلب و پایتون
2. نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)
3. نرم افزارهای تحلیل به کمک کامپیوتر (CAE)
4. نرم افزارهای ساخت به کمک کامپیوتر (CAM)

از این رو مکادمی آموزش‌های رایگان و ارزنده‌ای را تولید کرده است. آموزش سابروتین نویسی در آباکوس، روش المان محدود با متلب، آموزش نرم افزار آباکوس و آموزش نرم افزار متلب از جمله محبوب‌ترین آموزش‌های مکادمی هستند.

آموزش نرم افزار متلب

متلب (MATLAB) خلاصه شده‌ی MATrix-LABoratory و به اساس این نرم‌ افزار که بر مبنای ماتریس‌‌ها است، اشاره دارد. این نرم‌ افزار متخص مهندسین و دانشمندان است. در حالی که سایر زبان‌های برنامه‌نویسی با اعداد کار می‌کنند، متلب تمامی محاسبات خود را بر اساس ماتریس‌ها انجام می‌دهد و عملیات‌های ریاضی در آن بسیار ساده‌تر تعریف می‌شوند. شرکت سازنده متلب یعنی MathWoks متلب را این چنین توصیف می‌کند: زبانی برای محاسبات تکنیکال (The Language Of Technical Computing)
بی‌شک یکی از ارزنده‌ترین آموزش‌های موجود برای نرم افزار متلب (MATLAB) در سایت مکادمی موجود است. این آموزش بر خلاف برخی از آموزش‌ها که بسیار قدیمی هستند، کاملا به روز بوده و بر اساس متلب 2022a منتشر شده است.

آموزش پایتون

می‌توان گفت یکی از قوی‌ترین و بهترین زبان‌های پروگرمینگ که در دنیا وجود دارد، پایتون است و امروزه طرفداران بسیار زیادی نیز پیدا کرده‌است. در این زبان کتابخانه‌های پایتون که در اختیار افراد قرارگرفته‌اند، بسیار وسیع‌اند و در مقابل کلمات کلیدی نیز به حداقل رسیده است. در برخی از زبان‌های پروگرمینگ، بلاک‌های کد درون آکولادها قرار می‌گیرند به‌ویژه زبان‌هایی مانند سی پلاس پلاس و سی و دیگر زبان‌هایی که از آن‌ها پیروی می‌کنند. اما در زبان پایتون تنها از فاصله و جلو بردن متن جهت مشخص کردن بلاک‌ها استفاده می‌شود. یعنی به تعداد یکسانی نویسه فاصله در ابتدای سطرهای هر یک از بلاک‌ها قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها دیگر مهندسان مکانیک را درگیر خود برنامه نویسی و نحوهٔ نوشتن دستورات نمی‌کند، بلکه امکان حل مسائل را با آرامش بیشتر به آن‌ها می‌دهد.

آموزش نرم افزار سالیدورکس

سالیدورکس یکی از مهم‌ترین و قدرتمندترین نرم‌­افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر است که در سال­‌های گذشته در دانشگاه­‌ها و صنعت جایگاه محکمی برای خود ایجاد کرده است. در حال حاضر شرکت­‌های بزرگی نظیر Baxter ، Arconic و Cepheid از این نرم­‌افزار قدرتمند استفاده می­‌کنند. در ایران نیز با گذشت زمان، رفته رفته اقبال عمومی جامعۀ مهندسین و به طور مخصوص دانشجویان و شرکت­‌های خصوصی به این نرم‌­افزار بیشتر شد و اکنون سهم بزرگی از بازار طراحی به کمک کامپیوتر در اختیار این نرم‌­افزار کاربرپسند است.

مکادمی نیز اقدام به انتشار آموزش نرم افزار سالیدورکس به صورت کاملا رایگان کرده است. این دوره بدون هدف تجاری سازی از سایت مکادمی منتشر شده و بنابراین آموزش نرم‌ افزار از سطح مقدماتی تا پیشرفته به کاملا رایگان و با ذکر حداکثر نکات ممکن در هر محیط نرم‌ افزار ارائه شده است.

روش المان محدود در مهندسی مکانیک

روش المان محدود (FEM) روشی عددی برای حل معادلات دیفرانسیل معمولی (ODE) و معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی (PDE) است. از آنجایی که معادلات حاکم بر اغلب مسائل مهندسی از نوع معادلات دیفرانسیل بوده، بنابراین استفاده از روش اجزاء محدود (FEM) کمک شایانی به حل مسائل پیچیده مهندسی می‌کند. یادگیری درست و اصولی این درس اهمیت بسیار زیادی دارد. از این رو مکادمی مفتخر است که آموزش روش اجزای محدود کاربردی دکتر مریم مهنما (استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران) را به صورت رایگان در اختیار علاقه‌مندان قرار داده است. حال برای اعمال این روش قدرتمند دو رویکرد متداول وجود دارد:

1. کد نویسی مسائل با استفاده از زبان برنامه نویسی متلب (کاربردهای سبک) یا زبان برنامه نویسی فرترن (محاسبات سنگین)
2. شبیه سازی مسائل استفاده از نرم افزارهای تجاری مانند آباکوس (Abaqus)، مارک (Marc)، انسیس (ANSYS) یا کامسول (COMSOL)

برنامه نویسی مسائل المان محدود

رویکرد برنامه نویسی مسائل المان محدود موجب درک و فهم عمیق شما از این روش می‌شود. افرادی به کد نویسی روش المان محدود مسلط نیستند و صرفا تمرکز خود را روی نرم افزارهای تجاری گذاشته‌اند؛ در بهترین حالت همانند اپراتور، بدون درک مناسبی از الگوریتم‌های حل، شبیه‌سازی خود را انجام می‌دهند. علاوه بر این، معمولا این افراد قادر به فهم هشدارها و خطاهای نرم افزار نیستند و در رفع ایرادات شبیه‌سازی به مشکل می‌خورند. بنابراین توصیه می‌کنیم در صورتی که قصد یادگیری و شبیه‌سازی با روش المان محدود را دارید، حتما چندین مسئله را خودتان برنامه نویسی کنید و الگوریتم‌های حل را به خوبی فرا گیرید. گروه مکادمی آموزش‌های فوق‌العاده برای کدنویسی مسائل المان محدود در اختیارتان قرار می‌دهند.

آباکوس؛ نرم افزارهای المان محدود

پس از یادگیری و برنامه نویسی الگوریتم‌های روش المان محدود، درک مناسبی از این روش و فرآیند حل آن کسب کرده‌اید. حال که پروسه یادگیری انجام شده است، دیگر مقرون به صرفه نیست که برای حل مسائل کلاسیک و تکراری برنامه نویسی کنیم و به جای آن از نرم افزارهای تجاری بهره می‌بریم. در صورت نیاز توان خود را معطوف به افزایش قابلیت‌های این نرم افزارها می‌کنیم تا از پس شبیه‌سازی های دشوار برآییم. این امر به کمک سابروتین نویسی در نرم افزارهای تجاری مانند آباکوس امکان پذیر است که گروه مکادمی آموزش‌های فراوانی در اختیار شما قرار می‌دهد.

زبان برنامه‌نویسی مناسب مهندس مکانیک

انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب برای مهندسان مکانیک بسیار اهمیت دارد. در این زمینه، چندین زبان برنامه‌نویسی در دسترس هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. آشنایی با زبان MATLAB برای تحلیل عددی و مدل‌سازی، C++ برای توسعه نرم‌افزارهای سفارشی و انجام محاسبات پیچیده، Fortran برای تحلیل سازه‌ها و مسائل مهندسی و پایتون به‌عنوان ساده‌ترین زبان برنامه‌نویسی، برای هر دانشجوی رشته مکانیک الزامی است.

آموزش روش اجزای محدود با متلب

آموزش روش اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار MATLAB به مهندسان مکانیک امکان می‌دهد تا تحلیل و مدل‌سازی دقیق‌تری از سازه‌ها و سیستم‌های مختلف را انجام دهند. برای شروع، مهم‌ترین قدم تعامل با مفاهیم اجزای محدود است. این مفاهیم شامل آشنایی با مفاهیم مانند گره‌ها، عناصر، ماتریس‌ها و تغییرات دینامیکی می‌شود.

۳- مقالات علمی و آموزشی

گروه آموزشی مکادمی در تلاش است تا با تولید مقالات ارزنده و پرمحتوای نیازهای دانشجویان و مهندسین مکانیک را بر طرف سازد. از جمله محبوب ترین مقالات مکادمی در لیست زیر آمده است.

• آموزش لینک کردن آباکوس با کامپایلر فرترن برای سابروتین نویسی
• آموزش روش المان محدود (FEM)
• فراخوانی پایتون در متلب (Call Python from MATLAB)
• آموزش نصب آباکوس 2022 و 2023

هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) و کاربرد آن در مهندسی مکانیک

آشنایی با هوش مصنوعی (AI) و کاربردهای آن در مهندسی مکانیک یک الزام برای دانشجویان این رشته است. در دنیای امروز که فناوری‌های نوظهور و پیشرفته به سرعت در حال تغییر و تحول هستند، مهندسان مکانیک نیاز دارند که با رویکردهای نوین و هوش مصنوعی آشنا باشند. این تکنولوژی‌ها به آن‌ها امکان می‌دهند تا تحلیل‌ها و مدل‌سازی‌های دقیق‌تری انجام دهند، به طراحی‌های بهینه‌تری دست پیدا کنند و خطاهای احتمالی را کاهش دهند.
به علاوه، هوش مصنوعی می‌تواند در توسعه محصولات نوآورانه در این رشته، رباتیک و اتوماسیون صنعتی نیز به کار گرفته شود. این ویژگی به مهندسان امکان می‌دهد تا به روش‌های پیشرفته‌تری در تحلیل و طراحی پروژه‌های خود دست پیدا کنند و عملکرد بهتری ارائه دهند.

فراخوانی پایتون در متلب Call Python from MATLAB

پایتون (Python) به‌عنوان یک زبان برنامه‌نویسی قوی و کاربردی، امکانات بسیاری در زمینه تحلیل داده، هوش مصنوعی و محاسبات علمی ارائه می‌کند. مهندسین مکانیک با فراخوانی این برنامه در متلب، می‌توانند به طور مؤثرتری تحلیل‌های پیچیده‌ را انجام دهند؛ ابزارهای سفارشی خود را بسازند و از قدرت این نرم افزار در مدل‌سازی و تحلیل مکانیکی بهره‌ برند. همچنین، پایتون به دلیل جامعیت و گستردگی منابع آموزشی و جامعه پشتیبانی قوی‌ای که دارد، به مهندسان مکانیک امکان یادگیری بیشتری در حوزه مدرن فناوری اطلاعات را می‌دهد.