Engenharia Mecânica - Mechanical engineering


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Engenharia Mecânica
Ocupação
nomes Engenheiro mecânico
sectores de actividade
Mecânica Aplicada , dinâmica , termodinâmica , mecânica dos fluidos , transferência de calor , tecnologia de produção
Descrição
competências conhecimento técnico, habilidades de gestão, design (ver também glossário de engenharia mecânica )
educação necessária
Veja requisitos profissionais abaixo
Campos de
emprego
tecnologia , ciência , exploração , militar

Engenharia mecânica é a disciplina que aplica engenharia , física , engenharia matemática e ciência dos materiais princípios para projetar , analisar, fabricação e manutenção de sistemas mecânicos . É uma das mais antigas e mais amplo das disciplinas de engenharia .

O campo de engenharia mecânica exige uma compreensão de áreas centrais, incluindo mecânica , dinâmica , termodinâmica , ciência dos materiais , análise estrutural e elétrica . Além desses princípios fundamentais, engenheiros mecânicos usar ferramentas como o desenho assistido por computador (CAD), fabricação assistida por computador (CAM), e gerenciamento do ciclo de vida do produto para projetar e analisar fábricas , equipamentos industriais e máquinas , sistemas de aquecimento e refrigeração , transporte sistemas, aeronaves , embarcações , robótica , dispositivos médicos , armas , e outros. É o ramo da engenharia que envolve a concepção, produção e operação de máquinas .

Engenharia mecânica emergiu como um campo durante a Revolução Industrial na Europa no século 18; no entanto, o seu desenvolvimento pode ser rastreada até vários milhares de anos em todo o mundo. No século 19, a evolução física levou ao desenvolvimento da ciência de engenharia mecânica. O campo evoluiu continuamente para incorporar avanços; hoje mecânica engenheiros estão buscando desenvolvimentos em áreas como compósitos , mecatrônica e nanotecnologia . Ele também se sobrepõe a engenharia aeroespacial , engenharia metalúrgica , engenharia civil , engenharia elétrica , engenharia de produção , engenharia química , engenharia industrial , e outras disciplinas de engenharia para quantidades variáveis. Engenheiros mecânicos podem também trabalhar no campo da engenharia biomédica , especificamente com biomecânica , fenômenos de transporte , Biomecatrônica , bionanotechnology , e modelagem de sistemas biológicos.

Motor W16 do Bugatti Veyron . Engenheiros Mecânicos de design motores , usinas de energia , outras máquinas ...
... estruturas e veículos de todos os tamanhos.

História

A aplicação da engenharia mecânica pode ser visto nos arquivos de várias sociedades antigas e medievais. Na Grécia antiga , as obras de Arquimedes (287-212 aC) influenciado mecânica na tradição ocidental e Heron de Alexandria (c. 10-70 dC) criou a primeira máquina a vapor ( aeolipile ). Na China , Zhang Heng (78-139 AD) melhorou um relógio de água e inventou um sismómetro , e Ma Jun (200-265 DC) inventou uma carruagem com diferenciais engrenagens. O horologist chinesa medieval e engenheiro Su Song (1020-1101 AD) incorporou uma fuga mecanismo em seu astronômico torre do relógio dois séculos antes de dispositivos de escapamento foram encontrados em relógios europeus medievais. Ele também inventou o primeiro do mundo conhecido infinito poder de transmissão de transmissão por corrente .

Durante o islâmica Golden Age (7º ao século 15), inventores muçulmanos fizeram contribuições notáveis no campo da tecnologia mecânica. Al-Jazari , que era um deles, escreveu seu famoso livro de conhecimento de dispositivos mecânicos engenhosos em 1206 e apresentou muitos projetos mecânicos. Al-Jazari também é a primeira pessoa conhecida para criar dispositivos como o virabrequim e comando de válvulas , que agora formam o básico de muitos mecanismos.

Durante o século 17, os avanços importantes nos fundamentos da engenharia mecânica ocorreu na Inglaterra . Sir Isaac Newton formulou leis do movimento de Newton e desenvolveu Calculus , a base matemática da física. Newton estava relutante em publicar suas obras há anos, mas ele foi finalmente convencido a fazê-lo por seus colegas, como Sir Edmond Halley , para o benefício de toda a humanidade. Gottfried Wilhelm Leibniz também é creditado com a criação de Cálculo durante este período de tempo.

Durante o início da revolução industrial do século 19, máquinas-ferramentas foram desenvolvidas na Inglaterra, Alemanha e Escócia . Esta engenharia mecânica autorizados a desenvolver como um campo separado dentro da engenharia. Eles trouxeram com eles fabrica máquinas e motores para poder deles. O primeiro profissional da sociedade britânica de engenheiros mecânicos foi formada em 1847 Institution of Mechanical Engineers , trinta anos após os engenheiros civis formaram a primeira tal sociedade profissional Instituição de Engenheiros Civis . No continente europeu, Johann von Zimmermann (1820-1901) fundou a primeira fábrica de moagem máquinas em Chemnitz , Alemanha, em 1848.

Nos Estados Unidos, a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) foi formada em 1880, tornando-se o terceiro tal sociedade profissional de engenharia, após a Sociedade Americana de Engenheiros Civis (1852) e do Instituto Americano de coordenadores de mineração (1871). As primeiras escolas nos Estados Unidos para oferecer uma educação de engenharia foram a Academia Militar dos Estados Unidos em 1817, uma instituição agora conhecida como Universidade de Norwich em 1819, e Rensselaer Polytechnic Institute em 1825. Educação em engenharia mecânica tem sido historicamente baseada em uma fundação forte em matemática e ciências.

Educação

Parafuso de Arquimedes foi operado à mão e eficiente poderia elevar água, como a bola vermelha animada demonstra.

Graus em engenharia mecânica são oferecidos em várias universidades em todo o mundo. Programas de engenharia mecânica geralmente levam de quatro a cinco anos de estudo e resultar em um Bacharelado em Engenharia (B.Eng. Ou BE), Bacharel em Ciências (B.Sc. ou BS), Bacharelado em Engenharia Ciência (B.Sc.Eng. ), Bachelor of Technology (B.Tech.), Bacharelado em Engenharia mecânica (BME), ou Bacharel em Ciências Aplicadas (BASc.) grau, ou com ênfase em engenharia mecânica. Na Espanha, Portugal e grande parte da América do Sul, onde nem B.Sc. nem B.Tech. programas foram adotadas, o nome formal para o grau é "engenheiro mecânico", e o trabalho do curso é baseado em cinco ou seis anos de treinamento. Na Itália, o trabalho do curso é baseado em cinco anos de educação e formação, mas, a fim de qualificar-se como um engenheiro tem de se passar por um exame de Estado no final do curso. Na Grécia, o curso é baseado em um currículo de cinco anos e a exigência de uma Tese de 'Diploma', que após a conclusão de um 'diploma' é atribuído ao invés de um B.Sc.

Na Austrália , cursos de engenharia mecânica são premiados como Bacharel em Engenharia (Mecânica) ou nomenclatura semelhante, embora haja um número crescente de especializações. O grau leva quatro anos de estudo em tempo integral para conseguir. Para garantir a qualidade em cursos de engenharia, engenheiros Austrália credencia cursos de engenharia concedidos por universidades australianas de acordo com o global Accord Washington . Antes do grau pode ser concedido, o aluno deve completar pelo menos 3 meses de sobre a experiência de trabalho emprego em uma empresa de engenharia. Sistemas similares também estão presentes na África do Sul e são supervisionados pelo Conselho de Engenharia da África do Sul (ECSA).

Nos Estados Unidos, a maioria de graduação programas de engenharia mecânica são credenciados pelo Conselho de Credenciamento de Engenharia e Tecnologia (ABET) para garantir os requisitos do curso semelhantes e padrões entre as universidades. O web site ABET lista 302 programas de engenharia mecânica credenciados a partir de 11 de Março de 2014. Os programas de engenharia mecânica no Canadá são acreditadas pela Canadian Engenharia Accreditation Board (CEAB), ea maioria dos outros países que oferecem cursos de engenharia têm sociedades de acreditação similares.

Na Índia, para se tornar um engenheiro, é preciso ter um diploma de engenharia como um B.Tech ou BE, ter um diploma em engenharia, ou através do preenchimento de um curso de um comércio de engenharia como montador do Instituto de Aprendizagem Industrial (DTI) para receber um "Certificado de comércio ITI" e também passar o All Teste Trade India (AITT) com um comércio de engenharia conduzido pelo Conselho Nacional da Formação Profissional (NCVT) pelo qual um é premiado com um "Certificado Nacional do comércio". Um sistema similar é utilizadas neste país.

Alguns engenheiros mecânicos ir para prosseguir uma pós-graduação, como um Mestrado em Engenharia , Mestre em Tecnologia , Master of Science , Master of Engineering Management (M.Eng.Mgt. Ou MEM), um doutor de filosofia em engenharia (Eng.D . ou Ph.D.) ou um diploma de engenheiro . A graus do engenheiro de mestre e podem ou não podem incluir a pesquisa . The Doctor of Philosophy inclui uma componente de investigação significativa e é muitas vezes visto como o ponto de entrada para a academia . Existe grau do engenheiro em algumas instituições a um nível intermédio entre o grau de mestre e o doutoramento.

cursos

Padrões estabelecidos pela sociedade acreditação de cada país são destinados a fornecer uniformidade na fundamentais assunto de material , promover a competência entre os engenheiros egressos, e para manter a confiança na profissão de engenharia como um todo. Programas de engenharia nos EUA, por exemplo, são obrigados por ABET para mostrar que seus alunos podem "trabalhar profissionalmente em ambas as áreas térmicas e sistemas mecânicos." Os cursos específicos necessários para formar, no entanto, pode variar de programa para programa. Universidades e institutos de tecnologia , muitas vezes combinar vários assuntos em uma única classe ou dividir um assunto em várias classes, dependendo da faculdade disponíveis e grande área da universidade (s) de pesquisa.

Os temas fundamentais da engenharia mecânica geralmente incluem:

Também se espera que os engenheiros mecânicos para compreender e ser capaz de aplicar os conceitos básicos de química, física, engenharia química , engenharia civil e engenharia elétrica . Todos os programas de engenharia mecânica incluem vários semestres de aulas matemáticas incluindo cálculo e avançados conceitos matemáticos, incluindo equações diferenciais , equações diferenciais parciais , álgebra linear , álgebra abstrata e geometria diferencial , entre outros.

Além do currículo de engenharia mecânica do núcleo, muitos programas de engenharia mecânica oferecem programas e classes mais especializadas, tais como sistemas de controle , robótica , transporte e logística , criogenia , combustível tecnologia, engenharia automóvel , biomecânica , vibração , óptica e outros, se um separado O departamento não existem para esses assuntos.

A maioria dos programas de engenharia mecânica também requerem diferentes quantidades de projetos de pesquisa ou da comunidade para ganhar experiência prática de resolução de problemas. Nos Estados Unidos é comum para estudantes de engenharia mecânica para completar um ou mais estágios , enquanto estudava, embora isso não seja normalmente mandatado pela universidade. Educação cooperativa é outra opção. Futuras pesquisas habilidades de trabalho coloca demanda em componentes de estudo que alimentam a criatividade ea inovação do aluno.

Licença e regulação

Engenheiros podem buscar licença por um estado, província ou governo nacional. O objetivo deste processo é assegurar que os engenheiros possuem o conhecimento necessário, experiência no mundo real, e conhecimento do sistema jurídico local para a prática de engenharia a nível profissional. Uma vez certificado, o engenheiro é dado o título de Engenheiro Professional (nos Estados Unidos, Canadá, Japão, Coreia do Sul, Bangladesh e África do Sul), Chartered Engineer (no Reino Unido, Irlanda, Índia e Zimbabwe), Engenheiro Chartered Profissional ( na Austrália e Nova Zelândia) ou Engenheiro Europeia (tanto da União Europeia).

Nos EUA, para se tornar um engenheiro profissional licenciado (PE), um engenheiro deve passar a FE abrangente (Fundamentos da Engenharia) exame, trabalhar um mínimo de 4 anos como Estagiário Engenharia (EI) ou Engenheiro-in-Training (EIT) e passar os "Princípios e Prática" ou PE (Praticar Engenheiro ou profissionais Engineer) exames. Os requisitos e as etapas deste processo são estabelecidos pelo Conselho Nacional de Examinadores de Engenharia e Agrimensura (NCEES), um composto de placas de licenciamento de engenharia e de topografia representando todos os estados e territórios dos EUA.

No Reino Unido, os graduados atuais exigem um BEng além de um mestrado, ou outro integrado MEng grau, um mínimo de 4 anos de pós-graduação no desenvolvimento de competências de trabalho, e um relatório do projeto peer revista na área de candidatos especialidade, a fim de se tornar um Chartered Engenheiro mecânico (CEng, MIMechE) através da Instituição de Engenheiros mecânicos . CEng MIMechE também pode ser obtida através de uma rota exame administrado pelo City and Guilds do London Institute .

Em países mais desenvolvidos, certas tarefas de engenharia, tais como a concepção de pontes, usinas elétricas e fábricas de produtos químicos, deve ser aprovado por um engenheiro profissional ou um engenheiro fretado . "Apenas um engenheiro licenciado, por exemplo, pode se preparar, sinal, selo e apresentar planos de engenharia e desenhos para uma autoridade pública para aprovação, ou para selar o trabalho de engenharia para clientes públicos e privados." Esta exigência pode ser escrito na legislação estadual e provincial, como nas províncias canadenses, por exemplo, o Ontário ou Act Engenheiro de Quebec.

Em outros países, como a Austrália, e Reino Unido, não existe tal legislação; no entanto, praticamente todos os organismos de certificação manter um código de ética independentes da legislação, que eles esperam que todos os membros de respeitar ou expulsão risco.

Funções de trabalho

engenheiros mecânicos investigação, concepção, desenvolvimento, construir e testar dispositivos mecânicos e térmicos, incluindo ferramentas, motores e máquinas.

engenheiros mecânicos normalmente faça o seguinte:

  • Analisar problemas para ver como os dispositivos mecânicos e térmicos pode ajudar a resolver o problema.
  • Desenhar ou redesenhar dispositivos mecânicos e térmicos que utilizam análise e desenho assistido por computador.
  • Desenvolver e testar protótipos de dispositivos que eles projetam.
  • Analisar os resultados do teste e alterar o design, conforme necessário.
  • Supervisionar o processo de fabrico do dispositivo.

design de engenheiros mecânicos e supervisionar a fabricação de muitos produtos que vão desde dispositivos médicos para pilhas novas. Eles também desenhar máquinas de produção de energia, tais como geradores eléctricos, motores de combustão interna, e turbinas de vapor e gás, bem como máquinas que consomem energia, tais como sistemas de refrigeração e de ar condicionado.

À semelhança de outros engenheiros, engenheiros mecânicos usam computadores para ajudar a criar e analisar projetos, simulações executar e testar como uma máquina é susceptível de funcionar.

Salários e estatísticas da força de trabalho

O número total de engenheiros empregados nos EUA em 2015 foi de aproximadamente 1,6 milhões. Destes, 278.340 eram engenheiros mecânicos (17,28%), a maior disciplina por tamanho. Em 2012, o rendimento médio anual de engenheiros mecânicos na força de trabalho dos EUA foi de US $ 80.580. A renda mediana foi maior quando se trabalha para o governo ($ 92.030), e menor na educação ($ 57.090). Em 2014, o número total de postos de trabalho de engenharia mecânica foi projetada para crescer 5% ao longo da próxima década. A partir de 2009, o salário médio inicial foi de US $ 58.800, com um grau de bacharel.

ferramentas modernas

Uma vista oblíqua de uma cambota quatro cilindros em linha com pistões

Muitas empresas de engenharia mecânica, especialmente aqueles em nações industrializadas, começaram a incorporar engenharia auxiliada por computador programas (CAE) em seus processos de projeto e análise existentes, incluindo 2D e 3D modelagem sólida concepção assistida por computador (CAD). Este método tem muitos benefícios, incluindo mais fácil e mais exaustiva visualização de produtos, a capacidade de criar montagens virtuais de peças, e a facilidade de uso no design de interfaces de acasalamento e tolerâncias.

Outros programas CAE comumente usados por engenheiros mecânicos incluem a gestão do ciclo de vida do produto (PLM) ferramentas e ferramentas de análise utilizados para realizar simulações complexas. Ferramentas de análise podem ser usados para prever a resposta do produto a cargas esperadas, incluindo a resistência à fadiga e fabricação. Essas ferramentas incluem análise de elementos finitos (FEA), dinâmica de fluidos computacional (CFD), e fabricação assistida por computador (CAM).

Usando programas CAE, uma equipe de projeto mecânico pode rapidamente e mais barato iterar o processo de design para desenvolver um produto que atenda melhor custo, desempenho e outras restrições. No protótipo físico precisa ser criado até que o projeto se aproxima da conclusão, permitindo que centenas ou milhares de projetos a serem avaliados, em vez de um parente poucos. Além disso, os programas de análise de CAE pode modelar fenómenos físicos complicado que não podem ser resolvidos com a mão, tais como viscoelasticidade, o contacto entre o complexo de peças de encaixe, ou fluxos de não-newtoniana .

Como engenharia mecânica começa a fundir-se com outras disciplinas, como visto em mecatrônica , otimização do projeto multidisciplinar (MDO) está sendo usado com outros programas CAE para automatizar e melhorar o processo de design interativo. Ferramentas MDO envolver em torno de processos CAE existentes, permitindo a avaliação do produto para continuar, mesmo depois de o analista vai para casa para o dia. Eles também utilizam algoritmos de otimização sofisticados para explorar de forma mais inteligente possíveis projetos, muitas vezes encontrar soluções melhores e inovadoras para problemas de design multidisciplinares difíceis.

subdisciplinas

O campo da engenharia mecânica pode ser pensado como uma coleção de muitas disciplinas das ciências de engenharia mecânica. Várias dessas especialidades que são normalmente ensinadas em nível de graduação estão listados abaixo, com uma breve explicação e a aplicação mais comum de cada um. Algumas dessas especialidades são únicas para engenharia mecânica, enquanto outros são uma combinação de engenharia mecânica e uma ou mais outras disciplinas. A maioria dos trabalhos que um engenheiro mecânico faz usa habilidades e técnicas de várias dessas especialidades, bem como subdisciplinas especializadas. subdisciplinas especializadas, como usado neste artigo, são mais propensos a ser objecto de estudos de pós-graduação ou de formação on-the-job de iniciação científica. Vários subdisciplinas especializadas são discutidos nesta seção.

Mecânica

Círculo de Mohr , uma ferramenta comum para estudar tensões num elemento mecânico

A mecânica é, no sentido mais geral, o estudo das forças e seus efeitos sobre a matéria . Tipicamente, engenharia mecânica é utilizado para analisar e prever a aceleração e deformação (tanto elástico e plástico ) de objectos sob forças conhecidas (também chamados de cargas) ou tensões . Subdisciplinas da mecânica incluem

  • Estática , o estudo de organismos não se movendo sob cargas conhecidas, como as forças afetam corpos estáticos
  • Dynamics o estudo de como as forças afetam corpos em movimento. Dynamics inclui cinemática (cerca de circulação, velocidade e aceleração) e a cinética (cerca de forças e acelerações resultantes).
  • Mecânica dos materiais , o estudo de materiais diferentes como deformar sob diversos tipos de stress
  • Mecânica dos fluidos , o estudo de como os fluidos reagem às forças
  • Cinemática , o estudo do movimento dos corpos (objetos) e sistemas (grupos de objetos), ignorando as forças que causam o movimento. Cinemática é muitas vezes usado no projeto e análise de mecanismos .
  • Mecânica contínua , um método de aplicação mecânica que assume que os objectos são contínuos (em vez de discreta )

Engenheiros mecânicos usam tipicamente mecânica no desenho ou na análise fases de engenharia. Se o projeto de engenharia foram a concepção de um veículo, estática pode ser empregado para projetar a estrutura do veículo, a fim de avaliar em que as tensões será mais intensa. Dynamics podem ser utilizados na concepção do motor do carro, para avaliar as forças nos pistões e excêntricos como os ciclos do motor. Mecânica dos materiais pode ser usado para escolher os materiais adequados para o quadro e motor. Mecânica dos fluidos pode ser usada para projetar um sistema de ventilação para o veículo (ver HVAC ), ou para projetar a ingestão de sistema para o motor.

Mecatrônica e robótica

Formação FMS com a aprendizagem robô 4u SCORBOT-ER , bancada CNC Mill e CNC

Mecatrônica é uma combinação de mecânica e electrónica. É um ramo interdisciplinar da engenharia mecânica, engenharia elétrica e engenharia de software que está preocupado com a integração de engenharia elétrica e mecânica para criar sistemas híbridos. Desta forma, as máquinas podem ser automatizado através da utilização de motores eléctricos , servo-mecanismos e outros sistemas eléctricos, em conjunto com o software especial. Um exemplo comum de um sistema de mecatrônica é uma unidade de CD-ROM. Sistemas mecânicos abrir e fechar a unidade, girar o CD e mova o laser, enquanto um sistema óptico lê os dados do CD e converte-a em pedaços . Software integrado controla o processo e comunica o conteúdo do CD para o computador.

Robótica é a aplicação de mecatrônica para criar robôs, que são frequentemente utilizados na indústria para realizar tarefas que são perigosas, desagradáveis, ou repetitivo. Estes robôs podem ser de qualquer forma e tamanho, mas todos são pré-programadas e interagir fisicamente com o mundo. Para criar um robô, um engenheiro tipicamente emprega cinemática (para determinar o alcance do robô de movimento) e mecânica (para determinar as tensões dentro do robô).

Robôs são usados extensivamente na engenharia industrial . Eles permitem que as empresas a poupar dinheiro sobre o trabalho, executar tarefas que são demasiado perigoso ou muito precisas para os seres humanos para realizá-las economicamente, e para garantir a melhor qualidade. Muitas empresas empregam linhas de montagem de robôs, especialmente em Automotive Industries e algumas fábricas são tão robotizado que eles podem executar por si só . Fora da fábrica, os robôs têm sido empregados na eliminação de bomba, a exploração do espaço , e muitos outros campos. Os robôs também são vendidos para diversas aplicações residenciais, de lazer para aplicações domésticas.

Análise estrutural

A análise estrutural é o ramo da engenharia mecânica (e também de engenharia civil) dedicado a examinar por que e como os objetos falhar e para corrigir os objetos e seu desempenho. Falhas estruturais ocorrem em dois modos gerais: falha estática e falha por fadiga. Falha estrutural estática ocorre quando, ao ser carregado (com uma força aplicada) do objecto a ser analisado ou quebra ou é deformada plasticamente , de acordo com o critério de falha. Falha por fadiga ocorre quando um objecto falha após um número de ciclos de carga e descarga repetido. Falha por fadiga ocorre devido a imperfeições no objecto: uma fenda microscópica na superfície do objecto, por exemplo, vai crescer ligeiramente com cada ciclo (propagação) até que a fenda é suficientemente grande para causar falha final .

O fracasso não é simplesmente definido como quando uma parte breaks, no entanto; ele é definido como quando uma parte não funcionar como pretendido. Alguns sistemas, como as seções superiores perfuradas de alguns sacos de plástico, são projetados para quebrar. Se esses sistemas não quebrar, análise de falhas pode ser empregada para determinar a causa.

A análise estrutural é muitas vezes usado por engenheiros mecânicos após a ocorrência de uma falha, ou quando projetando para evitar falhas. Engenheiros costumam usar documentos online e livros tais como os publicados pelo ASM para ajudá-los a determinar o tipo de falha e possíveis causas.

Uma vez que a teoria é aplicada a uma concepção mecânica, testes físico é frequentemente realizada para verificar os resultados calculados. A análise estrutural pode ser usado em um escritório ao projetar peças, no campo para analisar peças com falha ou em laboratórios onde partes pode submeter a testes de falha controladas.

Termodinâmica e thermo-ciência

Termodinâmica é uma ciência aplicada usado em vários ramos da engenharia, incluindo engenharia mecânica e química. Na sua forma mais simples, a termodinâmica é o estudo da energia, seu uso e transformação através de um sistema . Normalmente, termodinâmica de engenharia está preocupado com a mudança de energia de uma forma para outra. Como exemplo, motores automotivos converter energia química ( entalpia ) do combustível em calor, e depois em trabalho mecânico que, eventualmente, vira as rodas.

Princípios termodinâmicos são usados pelos engenheiros mecânicos nos campos da transferência de calor , thermofluids , e conversão de energia . Engenheiros Mecânicos usar termo-ciência para projetar motores e centrais de energia , aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), permutadores de calor , os dissipadores de calor , radiadores , refrigeração , isolamento , e outros.

Concepção e elaboração

Um modelo de CAD de um selo duplo mecânica

Elaboração ou desenho técnico é o meio pelo qual engenheiros mecânicos produtos de design e criar instruções para a fabricação de peças. Um desenho técnico pode ser um esquema modelo de computador ou desenhados à mão, mostrando todas as dimensões necessárias para fabricar uma peça, bem como notas de montagem, uma lista de materiais necessários, e outras informações pertinentes. Um engenheiro mecânico norte-americano ou trabalhador qualificado que cria desenhos técnicos pode ser referido como um redactor ou desenhista. Elaboração tem sido historicamente um processo bidimensional, mas computer-aided design (CAD) programas permitem agora que o designer para criar em três dimensões.

As instruções para o fabrico de uma parte tem de ser alimentada para a máquina necessária, quer manualmente, por meio de instruções programadas, ou através da utilização de um fabrico assistido por computador (CAM) ou programa de CAD / CAM combinado. Opcionalmente, um engenheiro também pode fabricar manualmente uma peça usando os desenhos técnicos. No entanto, com o advento do computador controlado numericamente (CNC) de fabricação, as peças podem agora ser fabricados sem a necessidade de entrada técnico constante. Peças fabricadas manualmente consistem geralmente em revestimentos de pulverização , acabamentos de superfície e outros processos que não podem economicamente ou praticamente ser feito por uma máquina.

Redação é usado em quase todos os subdiscipline de engenharia mecânica, e por muitos outros ramos da engenharia e arquitetura. Modelos tridimensionais criados usando o software CAD também são comumente usados na análise de elementos finitos (FEA) e dinâmica de fluidos computacional (CFD).

Áreas de pesquisa

Os engenheiros mecânicos estão constantemente empurrando os limites do que é fisicamente possível, a fim de produzir mais seguro, mais barato e máquinas e sistemas mecânicos mais eficiente. Alguns tecnologias a aresta de corte de máquinas-ferramentas são listados abaixo (ver também engenharia exploratória ).

Sistemas micro electro-mecânica (MEMS)

Componentes mecânicos escala mícron, tais como molas, engrenagens, fluídico e dispositivos de transferência de calor são fabricados a partir de uma variedade de materiais de substrato, tais como silício, vidro e polímeros como SU8 . Exemplos de MEMS componentes são os acelerómetros que são usados como sensores de carro de airbag, telefones celulares modernas, giroscópios para um posicionamento preciso e dispositivos de microfluidos usados em aplicações biomédicas.

Soldadura por fricção (FSW)

Soldagem por fricção, um novo tipo de soldagem , foi descoberto em 1991 por The Welding Institute (TWI). A técnica de soldagem inovador estado estacionário (não-fusão) junta-se materiais anteriormente un-soldáveis, incluindo vários alumínio ligas . Ela desempenha um papel importante na futura construção de aviões, potencialmente substituindo rebites. Usos atuais desta tecnologia até o momento incluem soldar as costuras do tanque externo de alumínio principal ônibus espacial, artigo de teste Orion tripulação do veículo, Boeing Delta II e Delta IV de consumo Veículos Lançadores ea SpaceX Falcon 1 foguete, blindagem para navios de assalto anfíbio, e soldagem das asas e painéis da fuselagem da nova aeronave Eclipse 500 da Eclipse Aviation entre uma piscina cada vez mais crescente de usos.

Composites

pano compósito que consiste em fibra de carbono tecida

Compósitos ou materiais compósitos são uma combinação de materiais que proporcionam diferentes características físicas do que qualquer dos materiais separadamente. Investigação material compósito dentro da engenharia mecânica tipicamente centra-se na concepção de (e, subsequentemente, encontrar aplicações para) materiais mais fortes ou mais rígidas durante a tentativa de reduzir o peso , a susceptibilidade à corrosão, e outros factores indesejáveis. Fibra de carbono compósitos reforçados, por exemplo, têm sido usados em diversas aplicações como veículos espaciais e de pesca canas.

Mecatrônica

Mecatrônica é a combinação sinérgica de engenharia mecânica, engenharia electrónica , e engenharia de software. A disciplina de mecatrônica começou como uma maneira de combinar princípios mecânicos com engenharia elétrica. Conceitos mecatrónicos são usados na maioria dos sistemas de electro-mecânico. Sensores electro-mecânico típicos usados em mechatronics são medidores de tensão, termopares, e transdutores de pressão.

nanotecnologia

Na menor escala, engenharia mecânica torna-nanotecnologia um objectivo especulativo dos quais é o de criar um montador molecular para construir moléculas e materiais através mechanosynthesis . Por enquanto esse objetivo permanece dentro engenharia exploratória . Áreas de pesquisa de engenharia mecânica atual em nanotecnologia incluem nanofiltros, nanofilmes e nanoestruturas, entre outros.

Análise de elementos finitos

Finite Element Analysis é uma ferramenta computacional utilizada para estimar o estresse, tensão, e de desvios de corpos sólidos. Ele utiliza uma configuração de malha com dimensões definidas pelo utilizador para medir quantidades físicas de cada nó. Os mais nós há, maior a precisão. Este campo não é nova, como a base de Análise de Elementos Finitos (FEA) ou Método dos Elementos Finitos (MEF) remonta a 1941. Mas a evolução dos computadores tem FEA FEMININO uma opção / viável feito para análise de problemas estruturais. Muitos códigos comerciais, como NASTRAN , ANSYS , e ABAQUS são amplamente utilizados na indústria para a pesquisa e o design de componentes. Alguns pacotes de modelagem e software CAD 3D adicionou módulos FEA. Nos últimos tempos, as plataformas de simulação nuvem como SimScale estão se tornando mais comum.

Outras técnicas, tais como método finito diferença (FDM) e método de volumes finitos (FVM) são empregados para resolver problemas relacionados com o calor e transferência de massa, fluxo de fluido, a interacção de superfície do fluido, etc.

biomecânica

Biomecânica é a aplicação de princípios mecânicos para sistemas biológicos, tais como seres humanos , animais , plantas , órgãos e células . Biomecânica também auxilia na criação de próteses e órgãos artificiais para os seres humanos. Biomecânica está intimamente relacionado com a engenharia , porque muitas vezes usa ciências de engenharia tradicionais para analisar sistemas biológicos. Algumas aplicações simples da mecânica newtoniana e / ou ciências dos materiais pode fornecer aproximações corretas para a mecânica de muitos sistemas biológicos.

Na última década, a engenharia reversa de materiais encontrados na natureza, tais como a matéria óssea ganhou financiamento na academia. A estrutura da matéria óssea é optimizado para a sua finalidade de suportar uma grande quantidade de tensão de compressão por unidade de peso. O objectivo é o de substituir o aço em bruto com bio-prima para a concepção estrutural.

Ao longo da última década, o método dos elementos finitos (FEM) também entrou no sector biomédico destacando outros aspectos de engenharia de Biomecânica. FEMININO, desde então, estabeleceu-se como uma alternativa para in vivo a avaliação cirúrgica e ganhou a grande aceitação da academia. A principal vantagem de Biomecânica Computacional reside na sua capacidade para determinar a resposta endo-anatômica de uma anatomia, sem estar sujeito a restrições éticas. Isto levou a modelagem FE ao ponto de se tornar onipresente em diversos campos de Biomecânica enquanto vários projectos têm mesmo adotado uma filosofia de código aberto (por exemplo BioSpine ).

dinâmica de fluidos computacional

dinâmica de fluidos computacional, geralmente abreviado como CFD, é um ramo da mecânica dos fluidos que utiliza métodos numéricos e algoritmos para resolver e analisar problemas que envolvem escoamentos de fluidos. Os computadores são utilizados para realizar os cálculos necessários para simular a interacção de líquidos e gases, com superfícies definidas pelas condições de contorno. Com supercomputadores de alta velocidade, melhores soluções pode ser alcançado. software rendimentos de investigação em curso que melhora a precisão ea velocidade de cenários de simulação complexos, como fluxos transônico ou turbulentos. A validação inicial do referido software é executada utilizando um túnel de vento com a validação vinda final em ensaio em larga escala, por exemplo, testes de vôo.

engenharia acústica

Engenharia acústico é um de muitos outros sub-disciplinas de engenharia mecânica e é a aplicação de acústica. Engenharia acústica é o estudo de Som e Vibração . Esses engenheiros trabalhar de forma eficaz para reduzir a poluição sonora em dispositivos mecânicos e em edifícios de insonorização ou remover fontes de ruídos indesejados. O estudo da acústica pode variar desde a concepção de um aparelho auditivo, microfone, fone de ouvido ou estúdio de gravação mais eficiente para melhorar a qualidade de som de um hall de orquestra. Engenharia acústica também lida com a vibração de diferentes sistemas mecânicos.

Campos relacionados

Engenharia de produção , engenharia aeroespacial e engenharia automotiva são agrupados com a engenharia mecânica, às vezes. Um diploma de bacharel nessas áreas normalmente têm uma diferença de algumas classes especializadas.

Veja também

listas
associações
Wikibooks

Referências

Outras leituras

links externos