پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
معرفی رشته مهندسی مکانیک — از تحصیل تا اشتغال
رشته مهندسی مکانیک مناسب چه کسانی است؟
مهندسی مکانیک به واقع، شکل عملی کاربرد اصول فیزیکی علم مکانیک است. علم مکانیک به بررسی حرکت اجسام و نیروهای وارد بر آنها بر اساس مفاهیم بنیادی علم فیزیک و ابزار آن یعنی ریاضی می‌پردازد و عموماً در سه حوزه مکانیک کلاسیک (نیوتنی)، مکانیک کوانتوم و مکانیک نسبیت مطالعه می‌شود. در حقیقت، مهندسی مکانیک بستری برای پیاده‌سازی اصول فیزیکی علم مکانیک و کاربرد آن در صنعت روز با در نظر گرفتن ملاحظات تئوری، عملی و اقتصادی است و عمده توجه آن روی مکانیک کلاسیک قرار دارد.
مهندسی مکانیک طیف وسیعی از موضوعات را پوشش می‌دهد و علوم و فنونی را در بر می‌گیرد که با تولید، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشین‌آلات، به کارگیری مواد مختلف در ساخت ماشین آلات و همچنین طراحی و کنترل سیستم‌های مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط هستند.
از مهم‌ترین دستاوردها و جایگاه این رشته در دنیا می‌توان به انواع محاسبات و تحلیل‌های فنی، انواع مدلسازی و شبیه‌سازی‌های نرم‌افزاری و تجربی، طراحی و تهیه نقشه‌های ساخت، تدوین روش و استاندارهای ساخت، تولید و آزمایش تمامی ماشین‌آلات، سازه‌ها و … اشاره کرد.
این رشته برای افرادی مناسب است که علاقه‌مند به فیزیک و ریاضی بوده و از هوش و قدرت تجسمی خوبی نیز برخوردار باشند. به صورت جزئی‌تر می‌توان گفت یک مهندس مکانیک باید به مباحثی همچون محاسبات نیرو، گشتاور، تغییر طول، انرژی، سرعت، شتاب، دما، حرارت و غیره علاقه داشته باشد تا بتواند آنها را برای طراحی و ساخت ماشین‌آلات و قطعات مرتبط به این موارد به کار بندد. از جمله ماشین‌آلاتی که مهندسان مکانیک در طراحی، ساخت و نگهداری‌شان نقشی موثر را ایفا می‌کنند می‌توان به انواع لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، تجهیزات مکانیکی انواع نیروگاه‌ها، تجهیزات سیستم‌های انتقال و تصفیه آب، سیستم‌های مکانیکی و کنترلی پالایشگاه‌ها و کارخانجات شیمیایی، تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان‌ها، آسانسورها، سیستم‌های حمل و نقل، انواع ماشین‌آلات تغلیظ و بازیافت و غیره اشاره داشت. در عین حال مهندسین مکانیک در طراحی و ساخت بازوهای مکانیکی و سیستم‌های تولید، تجهیزات دفاعی مانند تانک، موشک، پهپاد، زیر دریایی، اژدر و پل‌های متحرک نیز نقش ایفا می‌کنند.
علاوه بر دانش فنی، با توجه به ماهیت کارهای رشته مهندسی مکانیک، نیاز است شخص حس مسئولیت پذیری، قدرت ریسک پذیری، قدرت مدیریت بحران و روحیه انجام کار گروهی را نیز دارا باشد. به عنوان مثال، یک مهندس مکانیک در یک شرکت تاسیساتی هنگام طراحی یک مبدل حرارتی می‌بایست به مواردی که در ادامه آمده‌اند اشراف داشته باشد: اصول سیالات و انتقال حرارت، شبیه‌سازی نرم‌افزاری مبدل، آشنایی با کدها و استانداردهای مربوطه، آشنایی با تئوری مکانیک جامدات مخازن تحت فشار و تحلیل‌های جامداتی مربوطه، آشنایی با نحوه مدلسازی و نقشه‌گیری جهت ساخت، آشنایی با محدودیت‌های تولیدی و استانداردهای کارخانه‌ای و محلی حاکم بر شرکت مربوطه. همچنین، چنین فردی لازم است دارای قدرت ریسک و اعتماد به نفس در به ثمر نشاندن طرح از مرحله ایده تا مرحله ساخت باشد و بتواند اجرای آن را نیز رهبری کند.
کدام دروس دوره دبیرستان در رشته مهندسی مکانیک بیشتر کاربرد دارند؟
در این رابطه باید گفت، مباحث حساب دیفرانسیل و انتگرال، هندسه، فیزیک و تا حدودی درس ریاضیات گسسته بیشترین سهم را در پوشش مفاهیم مرتبط به رشته مهندسی مکانیک دارند؛ در ادامه مواردی که ذکر شدند را به شکلی مشروح‌تر آورده‌ایم:
مباحث حساب دیفرانسیل و انتگرال (حد، مشتق و خصوصاً انتگرال) به عنوان ابزار اصلی در فهم دروسی مثل محاسبات عددی، استاتیک، دینامیک، مکانیک سیالات، ارتعاشات مکانیکی و … کاربرد دارند. هندسه نیز در بحث تجسم فضایی قطعات، خصوصاً در نقشه کشی صنعتی، آنالیز و حسابان بردارها و درس استاتیک نقش کلیدی ایفا می‌کند. مباحث ریاضیات گسسته در بخش الگوریتم‌نویسی و کدنویسی تا حدودی کاربرد دارند.
اما در این بین درس فیزیک (از فیزیک نور که در تحلیل تجربی تنش کاربرد دارد تا فیزیک نوین در صنایع نانو و هسته‌ای) ستون اصلی دروس مهندسی مکانیک را تشکیل می‌دهد. هر یک از مباحث فیزیک خود به عنوان یک کتاب در مهندسی مکانیک مطالعه می‌شوند. به عنوان مثال:
- بخش ترمودینامیک: ترمودینامیک
- بخش گرما: انتقال حرارت
- بخش فشار: مکانیک سیالات
- بخش دینامیک و حرکت: دینامیک
- بخش تعادل: استاتیک
- بخش انرژی: روش‌های انرژی
- بخش حرکت نوسانی و امواج: ارتعاشات مکانیکی
- بخش الکتریسته جاری: مبانی مهندسی برق
- و …
گرایش‌های رشته مهندسی مکانیک برای ادامه تحصیل چه هستند؟
گرایش‌های مقطع کارشناسی رشته مهندسی مکانیک عبارتند از:
- مکانیک در طراحی جامدات: طراحی انواع مکانیزم‌ها و ماشین آلات صنعتی از نظر جامداتی، دینامیکی و ارتعاشاتی
- مکانیک در حرارت و سیالات: طراحی انواع سیستم‌های انتقال انرژی و جرم از نظر سیالاتی، ترمودینامکی و انتقال حرارتی
- مکانیک در ساخت و تولید: ساخت و تولید انواع ماشین آلات صنعتی با بکار بردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ریخته‌گری، جوشکاری، فرم دادن فلزات و غیره
- تاسیسات حرارتی و برودتی: طراحی سیستم‌های حرارتی، سردخانه‌ای، تهویه مطبوع و غیره
- مکانیک خودرو: طراحی، تعمیر و نگهداری انواع قطعات خودرو؛ مکانیک نیروگاه شامل طراحی و تعمیر و نگهداری انواع نیروگاه‌ها
گرایش‌های مقطع کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی مکانیک نیز عبارتند از:
- گرایش طراحی کاربردی (ادامه گرایش طراحی جامدات)
- گرایش تبدیل انرژی (ادامه گرایش حرارت و سیالات)
- گرایش ساخت و تولید (ادامه گرایش ساخت و تولید)
- گرایش مهندسی پزشکی–بیومکانیک: طراحی و ساخت تجهیزات و مواد لوازم پزشکی، ایمپلنت‌ها، اورتزها و پروتزهای مناسب و سازگار با بدن موجود زنده
- گرایش سیستم محرکه خودرو: طراحی بهینه موتور برای کاهش مصرف سوخت و بهبود پارامترهای عملکردی موتور نظیر توان و گشتاور
- گرایش سیستم‌های تعلیق ترمز و فرمان: طراحی کارآمد خودرو از جنبه‌های فرمان پذیری، قابلیت کنترل، پایداری و جذب ارتعاشات و نوسانات جاده
- گرایش سازه بدنه خودرو: طراحی خودروهایی با عملکرد بهتر در تصادفات، کمترین مقاومت در مقابل جریان هوا و همچنین مواد بکار رفته در ساخت بدنه خودرو
- سیستم‌های انرژی و محیط زیست: طراحی سیستم‌های بهینه مصرف سوخت بر اساس معیارهای اقتصادی
- مهندسی هسته‌ای: طراحی و استفاده از انرژی هسته‌ای، شامل سه گرایش پرتوپزشکی، طراحی راکتور و چرخ سوخت
- مهندسی دریا: شامل طراحی کشتی و سازه‌های دریایی (مثل اسکله‌ها و سکوهای نفتی متحرک)، سیستم‌های موتور گیربکس، پایداری کشتی در مقابل امواج جانبی و طراحی مربوط به ناوبری (مسیریابی کشتی)
- مکاترونیک: گرایش مکاترونیک (مهندسی مکانیک-الکترونیک) ترکیب سه رشته مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر است. در این رشته رسیدن به نگاهی یکپارچه برای سیستم‌های متشکل از اجزای مکانیکی، الکترونیکی، کنترلی و نرم‌افزاری دنبال می‌شود. به عبارتی دیگر، ایجاد و استفاده از ارتباط داخلیِ میان رشته‌های مهندسی مرتبط با اتوماسیون و خودکارسازی با هدف به خدمت‌گیری یک نمایه از کنترلِ پیشرفته در سیستم‌های ترکیبی، اصلی‌ترین رسالت مکاترونیک است که می‌تواند در نهایت باعث رسیدن به سیستم‌های ساده‌تر، ارزان‌تر، راحت‌تر و انعطاف‌پذیرتر شود.
مهم‌ترین دروس دانشگاهی رشته مهندسی مکانیک چه هستند؟
دروس مهم مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک عبارت هستند از:
- ریاضی مهندسی
- استاتیک
- دینامیک
- مقاومت مصالح
- طراحی اجزای ماشین
- مکانیک سیالات
- ترمودینامیک
- انتقال حرارت
- ارتعاشات مکانیکی
- کنترل اتوماتیک
- دینامیک ماشین
- توربوماشین
- موتورهای احتراق داخلی
- حرارت مرکزی و تهویهی مطبوع
- مکانیک مواد مرکب
دروس مهم مقطع کارشناسی ارشد و دکتری نیز به شرح زیر هستند:
- ریاضی مهندسی پیشرفته و عالی
- مکانیک محیط‌های پیوسته
- مکانیک سیالات پیشرفته
- ترمودینامیک آماری
- روش‌های تست‌های غیر مخرب (NDT)
- انتقال حرارت در جریان‌های دوفازی
- آیرودینامیک پیشرفته 1 و 2
- دینامیک گاز پیشرفته
- جریان سیال غیر نیوتنی
- دینامیک پیشرفته
- ارتعاشات پیشرفته
- ارتعاشات اتفاقی
- کنترل پیشرفته
- تئوری الاستیسیته پیشرفته
- تئوری صفحه و پوسته
- خزش، خستگی و شکست
- تئوری پلاستیسیته
- ارتعاشات غیر خطی
- کنترل بهینه
- روش‌های انرژی
- طراحی مکانیزم‌های پیشرفته
فارغ التحصیل رشته مهندسی مکانیک در چه کارها و صنایعی می‌تواند شاغل شود؟
یک فارغ التحصیل رشته مهندسی مکانیک، می‌تواند به عنوان مهندس طراح، مهندس ناظر و کنترل کیفی در صنایع و سازمان‌های وابسته‌ای که در ادامه آمده‌اند، مشغول به کار شود.
- صنایع خودروسازی (بحث طراحی جامداتی و سیالاتی خودرو)
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی (خصوصاً بخش طراحی مبدل و پایپینگ)
- صنایع نیروگاهی (بخش طراحی مبدل، طراحی توربو ماشین، آنالیز ارتعاشات و بحث شکست و خستگی)
- صنایع دفاعی (طراحی و تحلیل‌های جامداتی، دینامیک و ارتعاشاتی، سیالاتی، انتقال حرارتی)
- شرکت‌های تهویه مطبوع (خصوصاً طراحی مبدل، طراحی استراکچر دستگاه‌ها و تحلیل‌های انتقال حرارتی)
- سیستم‌های انتقال و تصفیه آب (خصوصاً مباحث مکانیک سیالاتی)
- تولید قطعه، نقشه‌کشی، تحلیل جامداتی و تحلیل سیالاتی در انواع کارخانجات صنعتی به اقتضا نوع کاربری، مانند کارخانه‌های تولید سیمان، روغن، آسفالت، نساجی، نمک، شرکت‌های استخراج سنگ‌های معدنی و غیره
- به عنوان کارشناس و مشاور فنی برخی بانک‌ها، شرکت‌های سرمایه‌گذاری، بیمه و شرکت‌های بازرسی و نظارت بر امور بین‌المللی
- شرکت‌های رباتیک و تولید انواع مکانیزم‌های صنعتی (خصوصاً مباحث دینامیک و کنترل)
- پژوهشکده‌های فضایی (طراحی و ساخت ماهواره، موشک، پهپاد و غیره)
بازار کار رشته مهندسی مکانیک به چه صورت است؟
در همه جای دنیا دانش مکانیک، دانش زندگی است. در هر مجتمع و کارگاه صنعتی نیاز به فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی مکانیک امری ضروری و مشهود است و با توجه به حرکت‌های صنعتی چندساله اخیر کشور، مهندسین مکانیک بیش از پیش در گرداندن چرخ صنعت دخیل شده‌اند و راه همواره برای رشد و ترقی آنها گشاده است. این امر خصوصاً در کشورهای در حال توسعه بیشتر نیز مورد توجه قرار می‌گیرد.
از نظر پلن مالی هم می‌توان گفت، بسته به شرایط مختلف کاری (بر اساس اطلاعات سال 1398) درآمد یک مهندس مکانیک به عنوان کارمند، بین ۴ الی ۱۵ میلیون تومان متغیر است. البته در شرایط کار آزاد، سطح درآمد به مراتب بالاتر از آنچه ذکر شد قرار دارد.
امکان ادامه تحصیل در رشته مهندسی مکانیک در داخل ایران چگونه است؟
رشته مهندسی مکانیک در مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری برای گرایش‌های طراحی کاربردی، تبدیل انرژی، ساخت و تولید، بیومکانیک، مهندسی دریا، مهندسی هسته‌ای، سیستم‌های انرژی و محیط زیست، سیستم محرکه خودرو، سیستم‌های تعلیق ترمز و فرمان، سازه بدنه خودرو و مکاترونیک قابل ادامه دادن است.
دانشگاه‌های برتر در رشته مهندسی مکانیک در مقاطع کارشناسی، ارشد و دکتری عبارتند از: دانشگاه تهران، صنعتی شریف، امیرکبیر (پلی تکنیک)، تربیت مدرس، علم و صنعت ایران، صنعتی خواجه نصیر‌الدین طوسی، صنعتی اصفهان، فردوسی مشهد.
امکان ادامه تحصیل در رشته مهندسی مکانیک در خارج از کشور به چه صورت است؟
عموماً کشورهای کانادا، ایتالیا و آمریکا با دارا بودن سطح بالای کیفیت آموزشی و استفاده از اساتید بسیار مجرب و معتبر، دارای مقبولیت بیشتری برای تحصیل در مقاطع کارشناسی، کارشناسی ارشد، دکتری و پست دکتری رشته مهندسی مکانیک هستند. البته، کشورهای آلمان (به عنوان قطب اقتصاد و صنعت اروپا)، استرالیا، انگلیس، سوئیس و نیوزلند نیز زمینه‌های مساعدی از نظر ادامه تحصیل و موقعیت‌های شغلی برای مهندسان مکانیک دارند.
دروس دانشگاهی رشته مهندسی مکانیک تا چه میزان نیازهای بازار کار را پاسخگو هستند؟
به تجربه نیز ثابت شده که تمامی مسائل و کتب درسی دانشگاهی برای رشته مهندسی مکانیک با هدف بهره‌گیری در بازار کار تدوین شده‌اند. هر چند که در برخی زمینه‌ها، خصوصاً بخش آشنایی با استانداردها بعضاً کمبودهایی مشاهده می‌شود. با این وجود مطالعه و حل مسائل کتب دانشگاهی، ذهنیت مناسبی را برای طراحی و تحلیل خلاقانه یک مهندس مکانیک در بازار کار فراهم می‌کنند.
چه بسا که یک پروژه صنعتی مصداق واقعی یک مساله کتب درسی باشد. بنابراین گام اول در موفقیت پروژه‌های مهندسی مکانیک، آموزش تئوری قوی مباحث و تکمیل آین آموزش با حل نمونه مسائل و انجام نمونه پروژه‌ها است. همچنین، درک استانداردهای طراحی در زمینه‌های مختلف صنعتی، جست و جو‌های تخصصی مقالات در مورد یک موضوع خاص و تحلیل‌های نرم‌افزاری مسائل پیچیده واقعی بیش از هر چیز، نیازمند درک عمیق موارد مطرح شده در کتب دانشگاهی هستند.
لذا مطالعه و حل تمرین‌های کتب دانشگاهی رشته مهندسی مکانیک، راهکار اصلی تقویت ایده و ذهنیت مهندسی در اجرای پروژه‌های کاری تلقی می‌شود. علاوه بر این موارد جهت آشنایی بهتر دانشجو با بازار کار و ایجاد ارتباط بین آموخته‌های عموماً تئوریک دانشگاهی و موارد خاص و اجرایی در این بازار، نیاز است مبحث کارآموزی با جدیت بیشتر در انواع کارخانجات و واحدهای صنعتی (حدود 6 ماه) دنبال شود.