مکادمی؛ آکادمی مهندسی مکانیک

از محبوب‌ترین آموزش‌های مکادمی می‌توان به آموزش نرم افزار آباکوس، متلب، کدنویسی المان محدود، سابروتین نویسی در آباکوس و سالیدورکس اشاره کرد.

مهندسی مکانیک یکی از قدمی‌ترین و محبوب‌ترین رشته‌های دانشگاهی است که با به‌کارگیری 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 به‌دنبال استخدام مهندسین مکانیک هستند تا در طراحی و تولید بدنه لپ‌تاپ و موبایل مشارکت کنند.

آموزش‌های آکادمی مهندسی مکانیک (مکادمی) را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

• آموزش دروس دانشگاهی

مکادمی (آکادمی مهندسی مکانیک) همواره در تلاش است تا ارزنده‌ترین آموزش‌های موجود برای دروس دانشگاهی را در‌اختیار عموم دانشجویان قرار دهد. ازآن‌جا‌که معمولاً بهترین استادان کشور در یک دانشگاه حضور ندارند یا حتی درصورت حضور به‌دلیل ظرفیت محدود هر کلاس همه دانشجویان نمی‌توانند آن کلاس را بردارند، به‌اشتراک‌گذاری این کلاس‌ها کمک بزرگی به دانشجویان می‌کند. درحال‌حاضر، آموزش دینامیک مهندسی دکتر آرش بهرامی و آموزش روش اجزای محدود کاربردی دکتر مریم مهنما را می‌توانید در سایت مکادمی به‌رایگان تماشا و دانلود کنید.

• 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:

۱. زبان‌های برنامه نویسی مانند سی، فرترن، متلب و پایتون

۲. نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)

۳. نرم افزارهای تحلیل به کمک کامپیوتر (CAE)

۴. 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.

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 نرم افزار آباکوس با کامپایلر فرترن برای سابروتین نویسی
• آموزش روش المان (اجزاء) محدود (FEM)
• فراخوانی پایتون در متلب (Call Python from MATLAB)
• آموزش نصب آباکوس 2022 و 2023 به همراه Documentation
• معرفی رشته مهندسی مکانیک از زبان دانشجویان این رشته
• حال و هوای مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
• هوش مصنوعی (Artificial Intelligence)
• بهترین منابع برای یادگیری آباکوس
• یادگیری ماشین یا ماشین لرنینگ (Machine learning)

در عصری به سر می‌بریم که زبان‌های برنامه بسیار گسترده شده است و یادگیری حداقل یک زبان برنامه نویسی بسیار ضروری است. زبان‌های برنامه نویسی کاربردهای وسیعی مانند امنیت شبکه، کنترل و برنامه ریزی دستگاه‌ها، حوزه وب و .. دارند اما مهم‌ترین کاربرد زبان برنامه نویسی برای مهندسین مکانیک، انجام محاسبات است. بنابراین زبان‌های برنامه نویسی متلب، فرترن، پایتون و سی اهمیت ویژه‌ای برای مهندسین مکانیک دارند. ابتدا توصیه می‌کنیم زبان برنامه مناسب برای مهندس مکانیک را در سایت مکادمی تماشا کنید و زبان برنامه نویسی مناسب خود را بشناسید و سپس برای یادگیری درست و اصولی آن اقدام کنید. بسیار توصیه می‌شود که در کنار زبان برنامه نویسی مدنظرتان از یادگیری نرم افزار متلب غافل نشوید که حتما در طول تحصیل به آن نیاز خواهید داشت.

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.

می‌توان گفت یکی از قوی‌ترین و بهترین زبان‌های پروگرمینگ که در دنیا وجود دارد، پایتون (Python) 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. برخی از ویژگی‌های پایتون عبارت هستند از:

• سادگی و خوانایی
• امکان استفاده از روتین و سابروتین
• قابلیت همکاری با سایر زبان‌ها
• کتابخانه قدرتمند
• قابلیت اجرا روی سیستم‌های مختلف
• همه منظوره (General-purpose)

فرترن یکی از قدیمی‌ترین زبان‌های programming دنیاست که در سال 1950 توسط کمپانی IBM توسعه داده‌شده و برای محاسبات علمی و عددی از آن استفاده می‌شود. برخی از ویژگی‌های آن به شرح زیر است:

• کارایی بالا
• ساختار آرایه‌ای
• قابلیت انجام محاسبات پیچیده ریاضی مانند FEM و CFD
• تحلیل جریان سیالات با روش CFD
• تحلیل مسائل با روش المان محدود FEM
• امکان نصب و اجرا روی سیستم‌های مختلف
• پشتیبانی از برنامه نویسی ساختارمند
• کتابخانه قدرتمند
• سازگاری با کدها و کتابخانه‌های نوشته شده برای سایر زبان‌ها
• زبان برنامه نویسی نرم افزارهای تجاری بزرگ مثل ANSYS و Abaqus

با پیشرفت روزافزون علوم کامپیوتر و تحقیقات در حوزه‌ی هوش مصنوعی، روز به روز بر تعداد کاربردهای آن‌ها افزوده می‌شود، مدل‌های بیشتری توسعه می‌یابد و دقت آن‌ها نیز افزایش می‌یابد. اما برگردیم به سراغ پرسشی که در مورد کاربرد هوش مصنوعی در زمینه‌ی مهندسی مکانیک مطرح کردید. شما اگر علاقمند به حوزه‌ی کنترل و مکاترونیک باشید، یا به فکر تحصیل و تحقیق در گرایش تبدیل انرژی و سیالات باشید و یا در حوزه‌ی جامدات و طراحی و ارتعاشات آینده‌ی کاری خود را جست‌وجو کنید، هوش مصنوعی را ابزاری بسیار قدرتمند خواهید یافت که انجام بسیاری از کارها را ساده‌تر و دقیق‌تر می‌کند. به زعم بسیاری از افراد مشغول در آکادمی و صنعت، هوش مصنوعی به زودی به مهارتی مانند برنامه‌نویسی تبدیل خواهد شد که هر دانشجویی هم باید آن را فرا بگیرد.

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. در این مقاله پنج ترفند که به افزایش سرعت شما کمک می­کند بیان شده 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. همچنین در این آموزش اکثر محیط‌های مهم نرم‌ افزار بررسی گردیده است.

روش المان محدود (Finite Element Method=FEM) روشی (معمولا) عددی برای حل معادلات دیفرانسیل معمولی (Ordinary Differential Equation=ODE) و معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی (Partial Differential Equation=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 (مکانیک‌آل) 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:

• کد نویسی مسائل با استفاده از زبان برنامه نویسی متلب (کاربردهای سبک) یا زبان برنامه نویسی فرترن (محاسبات سنگین)

• شبیه سازی مسائل استفاده از نرم افزارهای تجاری مانند آباکوس (Abaqus)، مارک (Marc)، انسیس (ANSYS) یا کامسول (COMSOL)

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 همراه الگوریتم‌های حل را به خوبی فرا گیرید. گروه مکادمی (مکانیک‌آل) آموزش‌های فوق‌العاده برای کدنویسی مسائل المان محدود در اختیارتان قرار می‌دهند.

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.

با توجه به اهمیت پرورش افراد در رشته‌های مهندسی مانند مکانیک، استفاده از آموزش‌های مناسب در اولویت قرار دارد. به همین جهت اگر شما عزیزان نیز قصد یادگیری این علم دارید، کافی است که به سایت مکادمی مراجعه کنید و با مدیران و مشاوران این مجموعه جهت شرکت در دوره‌های تخصصی سایت صحبت نمایید. گفتنی است که در بعضی از موارد دوره‌های در نظر گرفته شده به طور کاملا رایگان در اختیار علاقه‌مندان قرار داده می‌شود. در نهایت یادآور می‌شویم که برای همکاری با تیم حرفه‌ای مکادمی کافی است که با راه‌های ارتباطی قرار داده شده با این عزیزان در ارتباط باشید. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به آدرس اینترنتی Mecademy.org مراجعه کنید.