کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک

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. با ما در این مقاله همراه باشید تا شما را با کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک آشنا کنیم.

متلب چیست؟

نرم ‌افزار MATLAB که کوتاه شده عبارت Matrix Laboratory است، یکی از هوشمندترین نرم‌ افزارها در رشته مهندسی به شمار می‌آید. این نرم ‌افزار برای شبیه سازی، پیاده سازی الگوها، سنجش از راه دور، کنترل سیستم‌ها پردازش تصاویر و مدل سازی‌های پیشرفته کاربرد دارد.

 

متلب با استفاده از ابزارهای خاص خود می‌تواند خطاهای برنامه نویسی را تصحیح کند و الگوریتم‌های پیشرفته را پیاده سازی نماید. تحلیل داده‌ها، تصحیح خطاها و شبیه سازی پیشرفته مهم‌ترین مزایای این نرم‌ افزار به شمار می‌آیند. معمولا در دوره‌های آموزش متلب برای رشته مکانیک تمامی نکات مربوط به کاربردهای ین نرم افزار ارائه می‌شوند. در ادامه مکتب خونه نیز مبانی و کاربردهای متلب را برایتان بیان خواهد کرد.

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.

نرم افزار متلب دارای چه ویژگی‌های منحصر به فردی است؟

برای آموزش مقدماتی متلب و حتی گذراندن دوره‌های پیشرفته آموزش متلب لازم است به ویژگی‌های منحصر به فرد این نرم افزار توجه داشته باشید:

زبان برنامه نویسی

MATLAB از یک زبان برنامه نویسی تجزیه شده برخوردار است که برای تحلیل و رسم نمودار به شما کمک شایانی می‌کند. اگر نگاهی به نکات درج شده در کتاب آموزش متلب برای مهندسی مکانیک بیندازید، متوجه خواهید شد در مکانیک شبیه سازی الگوها و الگوریتم سازی نیازمندی شدیدی به زبان تجزیه شده متلب دارد.

کتابخانه‌های پیشرفته

یکی از منحصر به فردترین ویژگی‌های نرم افزار MATLAB کتابخانه پیشرفته آن است. این کتابخانه به صورت خودکار از الگوها و نمایه‌های تحلیلی پشتیبانی می‌کند. در آموزش متلب برای رشته مکانیک مبانی کتابخانه و عملکرد آن به صورت کامل به متقاضیان معرفی می‌شود.

اندازه گیری عملکرد

نرم‌افزار مطلب از ابزارهای متعددی برای اندازه ‌گیری عملکرد برخوردار است. شما می‌توانید از هر یک از این ابزارها برای بهبود الگوریتم‌ها و الگوهای شبیه سازی شده استفاده کنید.

پشتیبانی از تصویربرداری و سنجش از راه دور

MATLAB به شکلی کاملاً پیشرفته می‌تواند سنجش از راه دور انجام دهد. بدین صورت که با پشتیبانی از الگوریتم‌های مختلف تصویربرداری و سنجش را انجام می‌دهد.

کاربرد متلب در مکانیک

رشته مهندسی مکانیک و رشته‌های مرتبط با علم مگانیک به دلیل ماهیت کمی و کیفی که دارند و با اصول هندسه همراه هستند، نیازمند نرم افزارهای پیشرفته‌ای همچون متلب هستند. تمامی کارشناسانی که در این رشته تحصیل کرده‌اند، می‌بایست دوره آموزش متلب برای رشته مکانیک را پشت سر بگذارند تا در کار خود موفق باشند. مهم‌ترین کاربردهای متلب در مهندسی مکانیک به شرح زیر هستند:

کاربرد در سیستم‌های کنترلی (Control systems)

یکی از رایج‌ترین کاربردهای متلب که اهمیت آموزش متلب برای مهندسی عمران و مکانیک را افزایش می‌‌دهد، کاربرد در سیستم‌های کنترلی است. تمامی افرادی که در رشته مهندسی مکانیک فعالیت می‌کنند، نیازمند سیستم کنترل مسئولیت‌ها و مدیریت کارها هستند. جعبه ابزار سیستم کنترلی مطلب برنامه‌هایی را جهت بهبود و بررسی سیستماتیک ارائه خواهند کرد.

ارتباطات بی سیم (Wireless communications)

تیم‌های مختلف مهندسی مکانیک با آموزش متلب رایگان می‌توانند ارتباطات بی سیم برقرار ‌کنند. در مهندسی مکانیک به دلیل کاربرد گسترده ریاضیات ممکن است تبادل داده‌ها بیش از حد باشد. از این رو ارتباطات بدون سیم می‌تواند کار مهندسین را راحت کند. خوشبختانه نرم افزار متلب با عملکرد خود زمان بررسی و انتقال داده را کاهش می‌دهد و در طراحی بهتر و زودتر ایده‌ها کاربرد دارد.

پردازش تصویر و بینایی کامپیوتری (Image processing and computer vision)

فرقی ندارد که یک مهندس مکانیک تازه کار هستید یا فردی خبره و حرفه‌ای؛ در هر صورت نیاز دارید که برای پردازش تصاویر بر بینایی کامپیوتری متمرکز شوید. نرم‌ افزار متلب با الگوریتم سازی برای پردازش تصاویر محیطی را فراهم می‌کند تا الگوهای دشوار را به راحتی پردازش کنید. سپس داده‌های ریاضی و اطلاعات موجود در حرفه مهندسی مکانیک را تحت آزمایش قرار دهید.

اینترنت اشیاء (Internet of Things)

نه تنها رشته مکانیک و مهندسی مکانیک بلکه بسیاری از رشته‌های فناورانه به اینترنت اشیاء نیازمند هستند. اینترنت اشیا شامل شبکه‌ای از دستگاه‌ها، وسایل نقلیه، لوازم خانگی، لوازم الکترونیک، حسگرها، محرک‌ها و نرم ‌افزارهای مختلف است که در نهایت منجر به تبادل داده می‌شوند. متلب نرم افزاری هوشمند برای استقرار برنامه‌های کاربردی است که به خوبی با اینترنت اشیاء ارتباط برقرار می‌کند. مهندسین می‌توانند جهت نگهداری، پیش بینی، بهینه کردن فرآیند عملیات و کنترل بر عملیات از این قابلیت مطلب استفاده کنند.

مکاترونیک (Mechatronics)

آموزش متلب برای رشته مکانیک با هدف استفاده بهتر از مکاترونیک هم انجام می‌شود. مکاترونیک نام فناوری جدیدی است که از الگوریتم‌های مهندسی مکانیک و الکترونیک برخوردار شده است. سیستم‌هایی که بر پایه مکاترونیک هستند، علاوه بر دانش فنی به یکپارچه سازی و نرم افزار نیاز دارند. با استفاده از نرم‌ افزار مطلب می‌توانید از علم مکاترونیک در مهندسی مکانیک به خوبی بهره‌مند شوید و در طراحی و شبیه ‌سازی از آن استفاده کنید

تست و اندازه گیری (Test and Measurement)

کاربرد دیگر متلب در رشته مکانیک مربوط به تست و اندازه گیری است. تست و اندازه‌ گیری به فرآیندی گفته می‌شود که با آزمایشات فیزیکی و الکترونیکی عملکرد محصول را تحت ارزیابی قرار می‌دهد. متلب دارای ابزارهایی است که می‌توانند تست و اندازه گیری انجام دهند. بدین صورت که داده‌ها را به دست می‌آورند تا تجزیه و تحلیل آن‌ها به خوبی پیش برود. اگر در دوره‌های آموزش متلب برای رشته مکانیک شرکت کنید، می‌توانید برای تست و اندازه گیری هوشمند از متلب استفاده کنید.

تجزیه و تحلیل داده ها (Data Analytics)

برای دستیابی به بینشی عمیق در مورد یک موضوع باید داده‌های مختلف تجزیه و تحلیل شوند. در مهندسی مکانیک اغلب داده‌ها ریاضی هستند و تحلیل آن‌ها ساده نیسد. جهت تجزیه و تحلیل این داده‌ها می‌توان از مطلب استفاده کرد. با دانلود کتاب آموزش متلب برای مهندسی مکانیک آموزش تجزیه و تحلیل داده‌ها را فرا خواهید گرفت. در نتیجه داده‌های خیلی بزرگ، داده‌های متوسط و داده‌های کوچک سریعا قابل تجزیه هستند.

سخن آخر

همان‌طور که ما به سمت اتوماسیون حرکت می‌کنیم، شرکت‌ها به دنبال مهندسان مکانیکی هستند که بتوانند دانش فنی خود را با ابزار اتوماسیون همراه کنند. فرصت‌های شغلی متعددی برای یک مهندس مکانیک متخصص در متلب در دسترس است.

 

شرکت‌های نرم‌افزاری مانند گوگل و فیس‌بوک، مهندسان مکانیک را استخدام می‌کنند تا از مدیریت حرارتی کارآمد و ایمن پایگاه داده و کامپیوترهای خوشه‌ای خود در شرکت‌های مربوطه اطمینان حاصل کنند؛ بنابراین ما در این مقاله سعی کردیم تا تمام اطلاعات لازم در مورد کاربرد نرم افزار متلب در مهندسی مکانیک را در اختیار شما قرار دهیم و شما را نسبت به اهمیت یادگیری این نرم‌افزار آگاه کنیم.

آموزش متلب مکتب خونه

امروزه روش‌های متنوعی برای یادگیری متلب وجود دارند. دانلود رایگان آموزش متلب، دانلود کتاب و شرکت در دوره‌های آموزش متلب برای رشته مکانیک از این روش‌ها هستند. می‌توان گفت بهترین روش جهت آموزش کتاب در رشته‌های مهندسی به خصوص مهندسی مکانیک، شرکت در دوره‌های تخخصصی است. در این دوره‌ها ویژگی‌ها و ابزارهای مختلفی که متلب دارد برای شما معرفی می‌شوند. سپس نحوه‌ کار با این نرم افزار تشریح می‌شود تا کارشناسان مکانیک برای بهبود فرآیند طراحی و شبیه سازی از آن بهره بگیرند. شما نیز اگر به این نرم افزار پیشرفته نیاز دارید، می‌توانید با شرکت در دوره‌های آموزش متلب مکتب خونه به صورت حرفه‌ای با این نرم افزار کار کنید.