طراحی و حل مسائل با استفاده از نرم افزار MATLAB

اکثر افراد در زندگی مهندسی خود با نرم‌افزار متلب مواجه شده‌اند. نرم‌افزار متلب یک پلتفرم برنامه‌نویسی مبتنی بر ماتریس برای مهندسان و دانشمندان است و در زمینه تجزیه و تحلیل داده‌ها و توسعه الگوریتم‌هایی برای ایجاد برنامه‌های نامحدود کمک می‌کند. یادگیری نرم‌افزار متلب می‌تواند فرصت‌های شغلی و تحصیلی فوق‌العاده‌ای را برای دانشجویان و مهندسان فراهم کند. یکی از رشته‌های مهندسی که به این نرم‌افزار نیاز دارد؛ مهندسی مکانیک است. دانشجوهای این رشته در ابتدای راه باید دریابند که چرا به نرم‌افزار متلب نیاز دارند تا آموزش آن را جدی بگیرند.

چرا نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک اهمیت دارد؟

در مهندسی مکانیک، ما با استحکام مواد و اشکالات به وجود آمده در مواد آشنا می‌شویم. شما می‌توانید 4 سال تحصیلات مهندسی خود را با یادگیری دروس تئوری به پایان برسانید. اما زمانی متوجه نقاط ضعف و شکست‌های خود می‌شود که بخواهید وارد یک جایگاه برتر و یا موقعیت‌های رقابتی شوید. فقدان مهارت یکی از دغدغه‌های اصلی جوانان امروزی است. مهارت را نمی‌توان صرفا از طریق مفاهیم به دست آورد. برای به دست آوردن مهارت نیاز به تمرین و تلاش است. همچنین دسترسی به بالاترین درآمدهای شغلی به مهارت‌های مربوطه نیاز دارد. مهندسان مکانیک از این قاعده مستثنا نیستند. آن‌ها برای رسیدن به جایگاه بالا نیازمند کسب مهارت هستند. یکی از این مهارت‌ها، یادگیری و حرفه‌ای شدن در زمینه نرم‌افزار متلب است. در بخش بعدی توضیح خواهیم داد که نرم‌افزار متلب چگونه می‌تواند در مهندسی مکانیک مفید باشد.

فایده نرم‌افزار متلب در مهندسی مکانیک

MATLAB مخفف کلمه MATRIX LABORATORY است و یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا است که به کاربران اجازه می‌دهد، برنامه‌نویسی و همچنین شبیه‌سازی و تجسم را در یک پلتفرم واحد انجام دهند. این نرم‌افزار انجام محاسبات آماری، تجزیه و تحلیل داده‌ها و کارهای شبیه‌سازی را برای برنامه‌نویسان و دانشمندان داده بسیار آسان‌تر می‌کند. متلب یک ابزار ضروری در مهندسی مکانیک است و برای حل مسائل ارتعاشات مکانیکی، سیستم‌های کنترل و مدارهای الکتریکی استفاده می‌شود. در ادامه مباحثی را که در مهندسی مکانیک نیاز به نرم‌افزار متلب دارند معرفی می‌کنیم:

• مهندسی راه‌حل‌های جدید

مهندسی مکانیک بر انواع مختلف ریاضیات تکیه می‌کند تا مطمئن شود که نتایج یک نظریه یا فرآیند طراحی جدید واقعا منطقی هستند. به عنوان مثال اگر تجهیزات جدید قادر به انجام ‌وظیفه‌ای نباشند که برای آن طراحی شده‌اند؛ کاربرد چندانی نخواهند داشت. در اینجا متلب به مهندسان مکانیک کمک می‌کند تا مدل‌های مؤثری را ایجاد کرده و قبل از اجرای آن‌ها در دنیای واقعی، آن را آزمایش کنند.

• تجزیه و تحلیل عددی

تجزیه و تحلیل عددی بر خلاف به ارقام دقیقی که در ریاضیات می‌بینید؛ بیشتر بر تخمین متکی است. به عنوان مثال توسعه تجهیزات جدید، بدون اعمال تحلیل عددی امکان‌پذیر نخواهد بود. مهندسان مکانیک به تحلیل عددی نیاز دارند و برای انجام این کار نرم‌افزار متلب پاسخ‌گو خواهد بود.

• کاوش در تحقیق

کاوش در تحقیق یک کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک است. در مهندسی مکانیک، مهندسان هنگام انجام تحقیقات باید محققان خود یا بهتر است بگوییم افرادی که درخواست انجام تحقیق را داشته‌اند، در مورد صحت یافته‌ها متقاعد کنند. همچنین یک مهندس مکانیک باید راهی برای نشان دادن این‌که نتایج قابل‌اجرا هستند، داشته باشد. استفاده از متلب به مهندس کمک می‌کند تا بررسی و تائید کند که آیا نتایج مطابق پیشنهاد محقق عمل می‌کنند یا خیر. هنگامی‌که بررسی‌ها تائید شدند، می‌توان دوباره از متلب برای تعیین نحوه استفاده دقیق از نتایج استفاده کرد.

• محاسبات ریاضی

مهندسان مکانیک برای انجام وظایف مختلف به شدت به ریاضیات متکی هستند. متلب با مجموعه کاملی از ابزارها ارائه می‌شود که می‌توان از آن‌ها برای انجام محاسبات استفاده کرد. این ابزارها می‌توانند در مدل‌های طراحی مختلف پیاده‌سازی شوند. طیف گسترده‌ای از تکنیک‌های ریاضی در ایجاد شبیه‌سازی به کار می‌رود و اگر مهندسان مکانیک، دانش خوبی از متلب داشته باشند؛ می‌توانند کاری بی‌عیب و نقص را انجام دهند.

 جعبه ابزارهای متلب در مهندسی مکانیک

وجود جعبه ابزارهای مختلف در متلب باعث می‌شود تا کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک، گسترده باشد و بتواند اکثر نیازهای یک مهندس مکانیک را برطرف کند. در اینجا برخی از ابزارهای متلب که می‌توان در مهندسی مکانیک از آن استفاده کرد، معرفی می‌شوند:

• سینتیک، سینماتیک و سیستم دینامیکی تعلیق خودرو

این جعبه‌ابزار شامل توابعی است که عمدتا با تبدیل‌های همگن و جبر لی و مجموعه‌ای از توابع برای تعامل با ساختارهای سینماتیک سر و کار دارد.

• سیستم‌های حرارتی

این جعبه‌ابزار مربوط به کاربردهای مبتنی بر ترمودینامیک در کنترل خودرو، هوافضا و مسائل صنعتی است. ترموبیل یک ابزار ترمودینامیکی و ترموشیمیایی است که به‌طور یکپارچه در محیط متلب و سیمولینک ادغام می‌شود و می‌تواند رفتار واقعی گاز را بر اساس رابطه Peng-Robinson محاسبه کند.

• تجزیه و تحلیل المان محدود

اگر روی المان محدود کار می‌کنید؛ با ماتریس سختی سروکار دارید. ایجاد یک ماتریس به‌صورت دستی ممکن است سخت و وقت‌گیر باشد. متلب کار با ماتریس سختی را آسان‌تر می‌کند و به شما کمک می‌کند تا روی مباحث دیگر تمرکز کنید.

• رباتیک

متلب به حل ماتریس‌های چرخشی و انتقالی کمک می‌کند که این ماتریس‌ها بخش عمده‌ای را در رباتیک تشکیل می‌دهند. این نرم‌افزار برای طراحی و تنظیم الگوریتم‌ها در رباتیک و مدل‌سازی سیستم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده می‌شود.

• رابط کاربری گرافیکی

رابط‌های کاربری گرافیکی امکان کار کردن با برنامه‌های نرم‌افزاری را با یک کلیک ساده برای شما فراهم می‌کنند؛ بدون این‌که نیاز باشد تا کاربر دستورات خاصی را در صفحه تایپ کند. در این بخش امکان ایجاد یک برنامه ساده و تعاملی وجود دارد.

• شبیه‌سازی

این مورد از کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک امکان شبیه‌سازی مدل‌های مختلف مانند مدل‌های مکانیکی، هیدرولیک، مدل‌های مایع حرارتی و هم‌دما، مدل‌های سیال دو فاز، مدل‌های گازی و بسیاری از مدل‌های دیگر را فراهم می‌کند. برای مثال می‌توان کنترل کل سیستم مکانیکی را با استفاده از ابزار شبیه‌سازی مدل کرد.

چه یک مهندس حرارتی باشید که شبیه‌سازی چرخه خودکار را انجام می‌دهد یا یک مهندس خودرو که شبیه‌سازی دینامیک خودرو را انجام می‌دهد؛ یادگیری و به‌کارگیری نرم‌افزار متلب برایتان لازم است. زیرا می‌توان از آن برای انجام پروژه‌های محاسباتی در هر موضوعی استفاده کرد. مهندسان مکانیک گرایش طراحی و ساخت به‌شدت از بخش شبیه‌سازی متلب استفاده می‌کنند. شما حتماً تعجب خواهید کرد اگر بدانید که متلب پایه نرم‌افزارهای مختلف CAD است و نرم‌افزارهای طراحی مانند SOLIDWORKS بر اساس این نرم افزار توسعه پیدا کرده‌اند. کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک، به اندازه‌ای است که نبود آن می‌تواند انجام پروژه‌ها را برای مهندسان تا حد زیادی، سخت کند.

دانشجویان فارغ التحصیلان و شاغلین حوزه مهندسی مکانیک میتوانند با ثبت نام در دوره آموزش نرم افزار متلب یکی از کاربردی ترین نرم افزار های مرتبط با رشته مهندسی مکانیک را به صورت تضمینی فراگیرند.

مدرس این دوره آموزشی جناب آقای دکتر بزرگمهری میباشند.

جهت ثبت نام در این دوره میتوانید از طریق سایت و یا راه های ارتباطی ما اقدام نمائید.