الهندسة الميكانيكية

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

مكونات الآلات المختلفة المستخدمة في الهندسة الميكانيكية

الهندسة الميكانيكية هي دراسة الآلات والآليات الفيزيائية التي قد تنطوي على القوة والحركة. وهي فرع من فروع الهندسة يجمع بين مبادئ الفيزياء الهندسية والرياضيات وعلم المواد ، لتصميم وتحليل وتصنيع وصيانة الأنظمة الميكانيكية . [ 1 ] وهي من أقدم فروع الهندسة وأوسعها نطاقًا .

يتطلب الهندسة الميكانيكية فهمًا للمجالات الأساسية، بما في ذلك الميكانيكا ، والديناميكا ، والديناميكا الحرارية ، وعلم المواد ، والتصميم ، والتحليل الإنشائي ، والإلكترونيات ، والكهرباء . بالإضافة إلى هذه المبادئ الأساسية، يستخدم مهندسو الميكانيكا أدوات مثل التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، والتصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM)، والهندسة بمساعدة الحاسوب (CAE)، وإدارة دورة حياة المنتج لتصميم وتحليل المصانع ، والمعدات والآلات الصناعية ، وأنظمة التدفئة والتبريد ، وأنظمة النقل ، والمركبات ، والطائرات ، والسفن، والروبوتات ، والأجهزة الطبية ، والأسلحة ، وغيرها. [ 2 ] [ 3 ]

برزت الهندسة الميكانيكية كمجالٍ خلال الثورة الصناعية في أوروبا في القرن الثامن عشر، إلا أن جذورها تمتد لآلاف السنين حول العالم. في القرن التاسع عشر، أدت التطورات في الفيزياء إلى نشأة علم الهندسة الميكانيكية. وقد شهد هذا المجال تطورًا مستمرًا لمواكبة التطورات الحديثة؛ فاليوم، يسعى مهندسو الميكانيكا إلى تطوير مجالاتٍ مثل المواد المركبة ، والميكاترونيات ، وتقنية النانو . كما تتداخل الهندسة الميكانيكية مع هندسة الطيران ، وهندسة المعادن ، والهندسة المدنية ، والهندسة الإنشائية ، والهندسة الكهربائية ، وهندسة التصنيع ، والهندسة الكيميائية ، والهندسة الصناعية ، وغيرها من التخصصات الهندسية بدرجات متفاوتة. وقد يعمل مهندسو الميكانيكا أيضًا في مجال الهندسة الطبية الحيوية ، وتحديدًا في مجالات الميكانيكا الحيوية ، وظواهر النقل ، والميكاترونيات الحيوية ، وتقنية النانو الحيوية ، ونمذجة الأنظمة البيولوجية.

تاريخ

يمكن ملاحظة تطبيقات الهندسة الميكانيكية في سجلات العديد من المجتمعات القديمة والوسيطة. عُرفت الآلات البسيطة الست الكلاسيكية في الشرق الأدنى القديم . كان الإسفين والسطح المائل (المنحدر) معروفين منذ عصور ما قبل التاريخ . [ 4 ] تُنسب حضارة بلاد ما بين النهرين اختراع العجلة إلى العديد من المصادر، ومعظمها قديمة. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] مع ذلك، تشير بعض المصادر الحديثة إما إلى اختراعها بشكل مستقل في كل من بلاد ما بين النهرين وأوروبا الشرقية، أو تُنسب اختراعها إلى سكان أوروبا الشرقية في عصور ما قبل التاريخ. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ظهرت آلية الرافعة لأول مرة منذ حوالي 5000 عام في الشرق الأدنى، حيث استُخدمت في ميزان بسيط ، [ 12 ] ولتحريك الأجسام الكبيرة في التكنولوجيا المصرية القديمة . [ 13 ] استُخدمت الرافعة أيضًا في جهاز رفع المياه "الشادوف" ، وهو أول آلة رافعة ، ظهرت في بلاد ما بين النهرين حوالي عام 3000 قبل الميلاد. [ 12 ] يعود تاريخ أقدم دليل على وجود البكرات إلى بلاد ما بين النهرين في أوائل الألفية الثانية قبل الميلاد. [ 14 ]

طُوِّرت السقالة في مملكة كوش خلال القرن الرابع قبل الميلاد، واعتمدت على قوة الحيوانات ، مما قلل الحاجة إلى الطاقة البشرية. [ 15 ] كما بُنيت خزانات المياه ( الحفير) في كوش لتخزين المياه وتعزيز الري. [ 16 ] وفي مروي ، طُوِّرت أفران الصهر وأفران الصهر خلال القرن السابع قبل الميلاد . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] واستخدمت الساعات الشمسية الكوشية الرياضيات في شكل علم المثلثات المتقدم. [ 21 ] [ 22 ]

ظهرت أقدم الآلات العملية التي تعمل بالطاقة المائية ، وهي دولاب الماء وطاحونة الماء ، لأول مرة في الإمبراطورية الفارسية ، في ما يُعرف اليوم بالعراق وإيران، في أوائل القرن الرابع قبل الميلاد. [ 23 ] وفي اليونان القديمة ، أثرت أعمال أرخميدس (287-212 قبل الميلاد) على الميكانيكا في التقاليد الغربية. وكانت آلية أنتيكيثيرا المسننة حاسوبًا تناظريًا تم اختراعه حوالي القرن الثاني قبل الميلاد. [ 24 ]

في مصر الرومانية ، ابتكر هيرون الإسكندري (حوالي 10-70 ميلادي) أول جهاز يعمل بالبخار ( إيوليبيل ). [ 25 ] وفي الصين ، طوّر تشانغ هنغ (78-139 ميلادي) ساعة مائية واخترع مقياسًا للزلازل ، بينما اخترع ما جون (200-265 ميلادي) عربة مزودة بتروس تفاضلية . أما صانع الساعات والمهندس الصيني في العصور الوسطى، سو سونغ (1020-1101 ميلادي)، فقد أدمج آلية ميزان الساعة في برج ساعته الفلكية قبل قرنين من اكتشاف آليات ميزان الساعة في الساعات الأوروبية في العصور الوسطى. كما اخترع أول سلسلة نقل طاقة لا نهائية معروفة في العالم . [ 26 ]

اختُرعت آلة حلج القطن في الهند بحلول القرن السادس الميلادي، [ 27 ] واختُرعت عجلة الغزل في العالم الإسلامي في أوائل القرن الحادي عشر، [ 28 ] وظهرت آلات حلج القطن ذات البكرتين في الهند والصين بين القرنين الثاني عشر والرابع عشر. [ 29 ] وظهرت آلة حلج القطن ذات البكرات الدودية في شبه القارة الهندية خلال عهد سلطنة دلهي المبكر في القرنين الثالث عشر والرابع عشر. [ 30 ]

خلال العصر الذهبي الإسلامي (من القرن السابع إلى القرن الخامس عشر الميلادي)، قدم المخترعون المسلمون إسهامات بارزة في مجال التكنولوجيا الميكانيكية. وكان الجزري أحد هؤلاء، حيث كتب كتابه الشهير " كتاب معرفة الحيل الميكانيكية" عام 1206، وعرض فيه العديد من التصاميم الميكانيكية. [ 31 ]

في القرن السابع عشر، شهدت إنجلترا وأوروبا إنجازاتٍ هامة في أسس الهندسة الميكانيكية . ففي عام 1657 ، اخترع عالم الرياضيات والفيزياء الهولندي كريستيان هويغنز ساعة البندول ، التي كانت أول جهاز موثوق لقياس الوقت لما يقرب من 300 عام، ونشر كتابًا مخصصًا لتصميمات الساعات والنظرية الكامنة وراءها. [ 32 ] [ 33 ] وفي إنجلترا، وضع إسحاق نيوتن قوانينه للحركة وطوّر حساب التفاضل والتكامل ، الذي أصبح فيما بعد الأساس الرياضي للفيزياء. تردد نيوتن لسنوات في نشر أعماله، لكن زملاءه، مثل إدموند هالي، أقنعوه في النهاية بذلك . ويُنسب الفضل أيضًا إلى غوتفريد فيلهلم لايبنتز ، الذي صمم آلة حاسبة ميكانيكية في وقت سابق ، في تطوير حساب التفاضل والتكامل خلال الفترة نفسها. [ 34 ]

خلال الثورة الصناعية في أوائل القرن التاسع عشر، طُوّرت أدوات الآلات في إنجلترا وألمانيا واسكتلندا . وقد أتاح ذلك للهندسة الميكانيكية أن تتطور كمجال مستقل ضمن الهندسة. وجلبت معها آلات التصنيع والمحركات اللازمة لتشغيلها. [ 35 ] تأسست أول جمعية مهنية بريطانية للمهندسين الميكانيكيين عام 1847، وهي جمعية المهندسين الميكانيكيين ، بعد ثلاثين عامًا من تأسيس جمعية المهندسين المدنيين الأولى من نوعها، وهي جمعية المهندسين المدنيين . [ 36 ] وفي القارة الأوروبية ، أسس يوهان فون زيمرمان (1820-1901) أول مصنع لآلات الطحن في كيمنتس ، ألمانيا، عام 1848.

في الولايات المتحدة ، تأسست الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) عام 1880، لتصبح ثالث جمعية هندسية مهنية من نوعها، بعد الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (1852) والمعهد الأمريكي لمهندسي التعدين (1871). [ 37 ] وكانت أولى المؤسسات التعليمية في الولايات المتحدة التي قدمت تعليمًا هندسيًا هي الأكاديمية العسكرية الأمريكية عام 1817، ومؤسسة تُعرف الآن باسم جامعة نورويتش عام 1819، ومعهد رينسيلار للفنون التطبيقية عام 1825. وقد استند التعليم في الهندسة الميكانيكية تاريخيًا إلى أساس متين في الرياضيات والعلوم. [ 38 ]

تعليم

مختبر تدريس الهندسة الميكانيكية في جامعة ولاية أوهايو ، حوالي عام 1900

تُقدم شهادات الهندسة الميكانيكية في جامعات عديدة حول العالم. تستغرق برامج الهندسة الميكانيكية عادةً من أربع إلى خمس سنوات دراسية، وذلك بحسب الجامعة والمكان، وتُمنح شهادة بكالوريوس في الهندسة (B.Eng. أو BE)، أو بكالوريوس في العلوم (B.Sc. أو BS)، أو بكالوريوس في هندسة العلوم (B.Sc.Eng.)، أو بكالوريوس في التكنولوجيا (B.Tech.)، أو بكالوريوس في الهندسة الميكانيكية (BME)، أو بكالوريوس في العلوم التطبيقية (BASc.)، في الهندسة الميكانيكية أو مع التركيز عليها. في إسبانيا والبرتغال ومعظم دول أمريكا الجنوبية، حيث لم تُعتمد برامج البكالوريوس في العلوم أو بكالوريوس التكنولوجيا، يُطلق على الشهادة رسميًا اسم "مهندس ميكانيكي"، وتعتمد الدراسة على خمس أو ست سنوات من التدريب. في إيطاليا، تعتمد الدراسة على خمس سنوات من التعليم والتدريب، ولكن للتأهل كمهندس، يجب اجتياز امتحان حكومي في نهاية البرنامج. في اليونان، تعتمد الدراسة على منهج دراسي مدته خمس سنوات. [ 39 ]

في الولايات المتحدة، تُعتمد معظم برامج الهندسة الميكانيكية الجامعية من قِبل مجلس اعتماد الهندسة والتكنولوجيا (ABET) لضمان توحيد متطلبات ومعايير المقررات الدراسية بين الجامعات. ويُدرج موقع ABET الإلكتروني 302 برنامجًا معتمدًا في الهندسة الميكانيكية حتى 11 مارس 2014. [ 40 ] أما في كندا، فتُعتمد برامج الهندسة الميكانيكية من قِبل مجلس اعتماد الهندسة الكندي (CEAB)، [ 41 ] ولدى معظم الدول الأخرى التي تُقدم شهادات هندسية هيئات اعتماد مماثلة.

في أستراليا ، تُمنح شهادات الهندسة الميكانيكية تحت مسمى بكالوريوس الهندسة (الميكانيكية) أو ما شابه، مع تزايد عدد التخصصات. تستغرق الدراسة أربع سنوات بدوام كامل. ولضمان جودة شهادات الهندسة، تعتمد هيئة المهندسين الأسترالية الشهادات الممنوحة من الجامعات الأسترالية وفقًا لاتفاقية واشنطن العالمية . وقبل منح الشهادة، يجب على الطالب إكمال ثلاثة أشهر على الأقل من التدريب العملي في شركة هندسية. [ 42 ] وتوجد أنظمة مماثلة في جنوب إفريقيا، ويشرف عليها مجلس الهندسة في جنوب إفريقيا (ECSA).

في الهند ، لكي يصبح المرء مهندسًا، يحتاج إلى شهادة هندسية مثل بكالوريوس الهندسة أو بكالوريوس العلوم في الهندسة، أو دبلوم في الهندسة، أو إكمال دورة في مهنة هندسية مثل فني تركيب من معاهد التدريب الصناعي (ITIs) للحصول على "شهادة مهنية من معهد التدريب الصناعي"، بالإضافة إلى اجتياز اختبار التجارة على مستوى الهند (AITT) في مهنة هندسية يُجريه المجلس الوطني للتدريب المهني (NCVT)، والذي يمنح بموجبه "شهادة مهنية وطنية". ويُستخدم نظام مماثل في نيبال. [ 43 ]

يتابع بعض مهندسي الميكانيكا دراساتهم العليا للحصول على درجة الماجستير في الهندسة ، أو ماجستير التكنولوجيا ، أو ماجستير العلوم ، أو ماجستير إدارة الهندسة (M.Eng.Mgt. أو MEM)، أو دكتوراه الفلسفة في الهندسة (Eng.D. أو Ph.D.)، أو درجة مهندس . وقد تتضمن درجتا الماجستير والهندسة بحثًا علميًا أو لا . أما درجة دكتوراه الفلسفة فتتضمن عنصرًا بحثيًا هامًا، وغالبًا ما تُعتبر مدخلًا إلى المجال الأكاديمي. [ 44 ] وتُمنح درجة المهندس في عدد قليل من المؤسسات التعليمية، وهي درجة متوسطة بين الماجستير والدكتوراه.

المقررات الدراسية

تهدف المعايير التي تضعها هيئات الاعتماد في كل دولة إلى توحيد المناهج الدراسية الأساسية، وتعزيز كفاءة المهندسين الخريجين، والحفاظ على الثقة في مهنة الهندسة ككل. فعلى سبيل المثال، تشترط هيئة الاعتماد للهندسة والتكنولوجيا (ABET) على برامج الهندسة في الولايات المتحدة إثبات قدرة طلابها على "العمل بكفاءة في مجالي الأنظمة الحرارية والميكانيكية". [ 45 ] ومع ذلك، قد تختلف المقررات الدراسية المطلوبة للتخرج من برنامج لآخر. وغالبًا ما تجمع الجامعات والمعاهد التقنية عدة مواد في مقرر واحد، أو تقسم المادة الواحدة إلى عدة مقررات، وذلك بحسب أعضاء هيئة التدريس المتاحين والتخصصات البحثية الرئيسية للجامعة.

تشمل المواد الأساسية المطلوبة للهندسة الميكانيكية عادةً ما يلي:

يُتوقع من مهندسي الميكانيكا أيضًا فهم وتطبيق المفاهيم الأساسية من الكيمياء والفيزياء وعلم الاحتكاك والهندسة الكيميائية والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية . تشمل جميع برامج هندسة الميكانيكا فصولًا دراسية متعددة من المقررات الرياضية، بما في ذلك حساب التفاضل والتكامل، ومفاهيم رياضية متقدمة تشمل المعادلات التفاضلية ، والمعادلات التفاضلية الجزئية ، والجبر الخطي ، والهندسة التفاضلية ، والإحصاء ، وغيرها.

بالإضافة إلى المنهج الأساسي للهندسة الميكانيكية، تقدم العديد من برامج الهندسة الميكانيكية برامج وفصولًا أكثر تخصصًا، مثل أنظمة التحكم ، والروبوتات، والنقل والخدمات اللوجستية ، والتبريد ، وتكنولوجيا الوقود ، وهندسة السيارات ، والميكانيكا الحيوية ، والاهتزازات، والبصريات ، وغيرها، في حال عدم وجود قسم مستقل لهذه المواضيع. [ 48 ]

تتطلب معظم برامج الهندسة الميكانيكية أيضًا قدرًا متفاوتًا من الأبحاث أو المشاريع المجتمعية لاكتساب خبرة عملية في حل المشكلات. في الولايات المتحدة، من الشائع أن يُكمل طلاب الهندسة الميكانيكية تدريبًا عمليًا واحدًا أو أكثر أثناء دراستهم، على الرغم من أن الجامعة لا تُلزم بذلك عادةً. يُعد التعليم التعاوني خيارًا آخر. يُضيف البحث متطلبات إلى مكونات الدراسة تُغذي إبداع الطلاب وابتكارهم. [ 49 ]

مهام الوظيفة

يقوم المهندسون الميكانيكيون بالبحث والتصميم والتطوير والبناء والاختبار للأجهزة الميكانيكية والحرارية، بما في ذلك الأدوات والمحركات والآلات.

يقوم المهندسون الميكانيكيون عادةً بما يلي:

  • قم بتحليل المشكلات لمعرفة كيف يمكن للأجهزة الميكانيكية والحرارية أن تساعد في حل المشكلة.
  • تصميم أو إعادة تصميم الأجهزة الميكانيكية والحرارية باستخدام التحليل والتصميم بمساعدة الحاسوب.
  • تطوير واختبار نماذج أولية للأجهزة التي يصممونها.
  • قم بتحليل نتائج الاختبار وتغيير التصميم حسب الحاجة.
  • الإشراف على عملية تصنيع الجهاز.
  • إدارة فريق من المحترفين في مجالات متخصصة مثل الرسم والتصميم الميكانيكي، والنماذج الأولية، والطباعة ثلاثية الأبعاد، أو/و متخصصي آلات CNC.

يُصمّم المهندسون الميكانيكيون ويشرفون على تصنيع العديد من المنتجات، بدءًا من الأجهزة الطبية وصولًا إلى البطاريات الجديدة. كما يُصمّمون آلات توليد الطاقة، مثل المولدات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي والتوربينات البخارية والغازية، بالإضافة إلى آلات استهلاك الطاقة، مثل أنظمة التبريد وتكييف الهواء.

يستخدم المهندسون الميكانيكيون، مثل غيرهم من المهندسين، أجهزة الكمبيوتر للمساعدة في إنشاء وتحليل التصاميم، وإجراء عمليات المحاكاة، واختبار كيفية عمل الآلة.

الترخيص والتنظيم

يجوز للمهندسين التقدم للحصول على ترخيص من حكومة الولاية أو المقاطعة أو الحكومة الوطنية. والهدف من هذه العملية هو ضمان امتلاك المهندسين للمعرفة التقنية اللازمة، والخبرة العملية، والإلمام بالنظام القانوني المحلي لممارسة الهندسة على مستوى احترافي. بعد الحصول على الترخيص، يُمنح المهندس لقب مهندس محترف (في الولايات المتحدة وكندا واليابان وكوريا الجنوبية وبنغلاديش وجنوب إفريقيا). ويُستخدم لقب مهندس معتمد في المملكة المتحدة وأيرلندا والهند وزيمبابوي، إلى جانب لقب مهندس محترف معتمد (في أستراليا ونيوزيلندا) أو مهندس أوروبي (في معظم دول الاتحاد الأوروبي).

في الولايات المتحدة، للحصول على رخصة مهندس محترف (PE)، يجب على المهندس اجتياز امتحان أساسيات الهندسة (FE) الشامل، والعمل لمدة لا تقل عن أربع سنوات كمتدرب هندسي (EI) أو مهندس تحت التدريب (EIT) ، واجتياز امتحاني "المبادئ والممارسة" أو PE (مهندس ممارس أو مهندس محترف). وقد حدد المجلس الوطني لفاحصي الهندسة والمساحة (NCEES)، المؤلف من مجالس ترخيص الهندسة ومساحة الأراضي التي تمثل جميع الولايات والأقاليم الأمريكية، متطلبات وخطوات هذه العملية.

في أستراليا (كوينزلاند وفيكتوريا) يجب أن يكون المهندس مسجلاً كمهندس محترف داخل الولاية التي يمارس فيها المهنة، على سبيل المثال مهندس محترف مسجل في كوينزلاند أو فيكتوريا، RPEQ أو RPEV على التوالي.

في المملكة المتحدة، يشترط على الخريجين الحاليين الحصول على درجة بكالوريوس في الهندسة بالإضافة إلى درجة ماجستير مناسبة أو درجة ماجستير هندسة متكاملة ، وأربع سنوات على الأقل من التدريب العملي بعد التخرج، وتقديم تقرير مشروع مُحكّم من قِبل النظراء، ليصبحوا مهندسين ميكانيكيين معتمدين (CEng, MIMechE) من خلال معهد المهندسين الميكانيكيين . ويمكن أيضاً الحصول على شهادتي CEng وMIMechE من خلال مسار امتحاني تُشرف عليه مؤسسة سيتي آند جيلدز في لندن . [ 50 ]

في معظم الدول المتقدمة، تتطلب بعض المهام الهندسية، كتصميم الجسور ومحطات توليد الطاقة الكهربائية والمصانع الكيميائية، موافقة مهندس محترف أو مهندس معتمد . "فعلى سبيل المثال، لا يجوز إلا للمهندس المرخص إعداد وتوقيع وختم وتقديم المخططات والرسومات الهندسية إلى جهة حكومية للموافقة عليها، أو ختم الأعمال الهندسية للعملاء من القطاعين العام والخاص." [ 51 ] ويمكن إدراج هذا الشرط في تشريعات الولايات والمقاطعات، كما هو الحال في المقاطعات الكندية، مثل قانون المهندسين في أونتاريو أو كيبيك. [ 52 ]

في دول أخرى، مثل المملكة المتحدة، لا يوجد تشريع مماثل؛ ومع ذلك، فإن جميع هيئات الاعتماد تقريباً تحتفظ بمدونة أخلاقية مستقلة عن التشريعات، وتتوقع من جميع الأعضاء الالتزام بها وإلا سيواجهون خطر الطرد. [ 53 ]

إحصاءات الرواتب والقوى العاملة

بلغ إجمالي عدد المهندسين العاملين في الولايات المتحدة عام 2015 حوالي 1.6 مليون مهندس. من بينهم، 278,340 مهندسًا ميكانيكيًا (17.28%)، وهو التخصص الأكبر من حيث العدد. [ 54 ] في عام 2012، بلغ متوسط ​​الدخل السنوي للمهندسين الميكانيكيين في سوق العمل الأمريكي 80,580 دولارًا أمريكيًا. وكان متوسط ​​الدخل أعلى ما يكون عند العمل في القطاع الحكومي (92,030 دولارًا أمريكيًا)، وأدنى ما يكون في قطاع التعليم (57,090 دولارًا أمريكيًا). [ 55 ] في عام 2014، كان من المتوقع أن ينمو إجمالي عدد وظائف الهندسة الميكانيكية بنسبة 5% خلال العقد التالي. [ 56 ] اعتبارًا من عام 2009، بلغ متوسط ​​الراتب المبدئي 58,800 دولارًا أمريكيًا لحاملي شهادة البكالوريوس. [ 57 ]

التخصصات الفرعية

يمكن اعتبار مجال الهندسة الميكانيكية بمثابة مجموعة من فروع العلوم الهندسية الميكانيكية. فيما يلي قائمة ببعض هذه الفروع التي تُدرّس عادةً في المرحلة الجامعية، مع شرح موجز لكل منها وأكثر تطبيقاتها شيوعًا. بعض هذه الفروع خاص بالهندسة الميكانيكية، بينما يجمع بعضها الآخر بين الهندسة الميكانيكية وتخصص أو أكثر من التخصصات الأخرى. يعتمد معظم عمل المهندس الميكانيكي على مهارات وتقنيات من عدة فروع، بالإضافة إلى فروع متخصصة. وتُعدّ الفروع المتخصصة، كما هو مُستخدم في هذه المقالة، موضوعًا للدراسات العليا أو التدريب العملي أكثر من كونها موضوعًا للبحث الجامعي. ويتناول هذا القسم عددًا من الفروع المتخصصة.

الميكانيكا

دائرة مور ، أداة شائعة لدراسة الإجهادات في عنصر ميكانيكي

الميكانيكا، بمعناها العام، هي دراسة القوى وتأثيرها على المادة . وعادةً ما تُستخدم ميكانيكا الهندسة لتحليل وتوقع تسارع وتشوه ( المرن واللدن ) الأجسام تحت تأثير قوى (تُسمى أيضًا أحمالًا) أو إجهادات معلومة . وتشمل فروع الميكانيكا ما يلي :

  • علم السكون ، وهو دراسة الأجسام غير المتحركة تحت تأثير أحمال معروفة، وكيف تؤثر القوى على الأجسام الساكنة.
  • الديناميكا ، هي دراسة كيفية تأثير القوى على الأجسام المتحركة. تشمل الديناميكا علم الحركة (حول الحركة والسرعة والتسارع) وعلم التحريك (حول القوى والتسارعات الناتجة).
  • ميكانيكا المواد ، وهي دراسة كيفية تشوه المواد المختلفة تحت أنواع مختلفة من الإجهاد
  • ميكانيكا الموائع ، وهي دراسة كيفية تفاعل الموائع مع القوى [ 58 ]
  • علم الحركة هو دراسة حركة الأجسام (الأشياء) والأنظمة (مجموعات من الأشياء)، مع تجاهل القوى التي تسبب الحركة. ويُستخدم علم الحركة غالبًا في تصميم وتحليل الآليات .
  • ميكانيكا الأوساط المتصلة ، وهي طريقة لتطبيق الميكانيكا تفترض أن الأجسام متصلة (بدلاً من كونها منفصلة ).

يستخدم مهندسو الميكانيكا عادةً علم الميكانيكا في مراحل التصميم والتحليل الهندسي. فإذا كان المشروع الهندسي تصميم مركبة، يُمكن استخدام علم السكون لتصميم هيكل المركبة، وذلك لتقييم مواضع الإجهادات الأكثر شدة. أما علم الديناميكا، فيُمكن استخدامه عند تصميم محرك السيارة، لتقييم القوى المؤثرة على المكابس والكامات أثناء دورة المحرك. كما يُمكن استخدام ميكانيكا المواد لاختيار المواد المناسبة للهيكل والمحرك. أما ميكانيكا الموائع ، فيُمكن استخدامها لتصميم نظام تهوية للمركبة (انظر: أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء )، أو لتصميم نظام سحب الهواء للمحرك.

الميكاترونيات والروبوتات

الميكاترونيات هي مزيج من الميكانيكا والإلكترونيات. وهي فرع متعدد التخصصات من الهندسة الميكانيكية والكهربائية وهندسة البرمجيات ، يهتم بدمج الهندسة الكهربائية والميكانيكية لإنشاء أنظمة أتمتة هجينة. وبهذه الطريقة، يمكن أتمتة الآلات باستخدام المحركات الكهربائية ، وآليات المؤازرة ، وأنظمة كهربائية أخرى بالتزامن مع برامج خاصة. ومن الأمثلة الشائعة على أنظمة الميكاترونيات محرك أقراص CD-ROM. تقوم الأنظمة الميكانيكية بفتح وإغلاق المحرك، وتدوير القرص المضغوط، وتحريك الليزر، بينما يقرأ نظام بصري البيانات الموجودة على القرص ويحولها إلى بتات . ويتحكم برنامج متكامل في العملية وينقل محتويات القرص المضغوط إلى الحاسوب.

علم الروبوتات هو تطبيق هندسة الميكاترونيات لإنشاء الروبوتات، والتي تُستخدم غالبًا في الصناعة لأداء مهام خطرة أو شاقة أو متكررة. قد تكون هذه الروبوتات بأي شكل وحجم، ولكنها جميعًا مُبرمجة مسبقًا وتتفاعل ماديًا مع البيئة المحيطة. لإنشاء روبوت، يستخدم المهندس عادةً علم الحركة (لتحديد نطاق حركة الروبوت) وعلم الميكانيكا (لتحديد الإجهادات داخل الروبوت).

تُستخدم الروبوتات على نطاق واسع في هندسة الأتمتة الصناعية. فهي تُمكّن الشركات من توفير تكاليف العمالة، وأداء مهام بالغة الخطورة أو بالغة الدقة بحيث يصعب على البشر القيام بها بكفاءة اقتصادية، وضمان جودة أفضل. وتوظف العديد من الشركات خطوط تجميع آلية، لا سيما في صناعة السيارات، وقد وصلت بعض المصانع إلى درجة عالية من الأتمتة بحيث يمكنها العمل ذاتيًا . وخارج نطاق المصانع، تُستخدم الروبوتات في إبطال مفعول القنابل، واستكشاف الفضاء ، والعديد من المجالات الأخرى. كما تُباع الروبوتات لاستخدامات منزلية متنوعة، من الترفيه إلى الاستخدامات المنزلية. [ 59 ]

التحليل الهيكلي

التحليل الإنشائي هو فرع من فروع الهندسة الميكانيكية (وكذلك الهندسة المدنية) يُعنى بدراسة أسباب وكيفية انهيار الأجسام وإصلاحها وتحسين أدائها. تحدث حالات الانهيار الإنشائي بنمطين رئيسيين: الانهيار الساكن، والانهيار الناتج عن الإجهاد. يحدث الانهيار الإنشائي الساكن عندما يتعرض الجسم المُحلل للحمل (تطبيق قوة عليه)، إما أن ينكسر أو يتشوه تشوهًا لدنًا ، وذلك تبعًا لمعيار الانهيار. أما الانهيار الناتج عن الإجهاد فيحدث عندما ينهار الجسم بعد عدد من دورات التحميل والتفريغ المتكررة. وينتج هذا الانهيار عن عيوب في الجسم: فعلى سبيل المثال، ينمو الشق المجهري على سطح الجسم تدريجيًا مع كل دورة (انتشار) حتى يصبح كبيرًا بما يكفي لإحداث الانهيار النهائي . [ 60 ]

لا يُعرَّف الفشل ببساطة بأنه انكسار جزء ما، بل يُعرَّف بأنه عدم عمل هذا الجزء كما هو مُصمَّم له. بعض الأنظمة، كالأجزاء العلوية المثقبة لبعض الأكياس البلاستيكية، مُصمَّمة لتنكسر. إذا لم تنكسر هذه الأنظمة، يُمكن استخدام تحليل الفشل لتحديد السبب.

يستخدم مهندسو الميكانيكا التحليل الإنشائي غالبًا بعد وقوع عطل، أو عند تصميم المنشآت لمنع حدوثه. ويلجأ المهندسون عادةً إلى الوثائق والكتب الإلكترونية، مثل تلك التي نشرتها الجمعية الأمريكية للمعادن [ 61 ] ، لمساعدتهم في تحديد نوع العطل وأسبابه المحتملة.

بعد تطبيق النظرية على التصميم الميكانيكي، تُجرى عادةً اختبارات فيزيائية للتحقق من النتائج المحسوبة. ويمكن استخدام التحليل الإنشائي في المكاتب عند تصميم الأجزاء، أو في الميدان لتحليل الأجزاء المعيبة، أو في المختبرات حيث تخضع الأجزاء لاختبارات فشل مضبوطة.

الديناميكا الحرارية والهندسة الحرارية

الديناميكا الحرارية علم فيزيائي يهتم بالحرارة والشغل والطاقة والخواص الفيزيائية للمادة. [ 62 ] وتُستخدم في العديد من فروع الهندسة، بما في ذلك الهندسة الميكانيكية والكيميائية. وتركز الديناميكا الحرارية الهندسية على الأنظمة التي تُحوّل الطاقة من شكل إلى آخر.

بشكل أوسع، يجمع الهندسة الحرارية بين الديناميكا الحرارية وعلم ظواهر النقل لدراسة انتقال الحرارة والاحتراق وتدفق الموائع القابلة للانضغاط في الأنظمة الهندسية . يستخدم المهندسون الميكانيكيون الهندسة الحرارية لتصميم معدات مثل المحركات ومحطات توليد الطاقة والمبادلات الحرارية ومشتتات الحرارة والمشعات والثلاجات والعزل وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ( HVAC ). [ 63 ]

على سبيل المثال، تحوّل محركات السيارات الطاقة الكيميائية للوقود ( المحتوى الحراري ) إلى حرارة، ثم إلى طاقة ميكانيكية تُحرّك عجلات السيارة. ويسعى المهندس الميكانيكي إلى تصميم محرك يُعظّم نسبة الطاقة الكيميائية الأولية المُحوّلة إلى طاقة ميكانيكية، بدلاً من فقدانها على شكل حرارة أو احتكاك. ويُفترض أن يقترب التصميم المثالي من كفاءة كارنو . (في الواقع، كان سادي كارنو مهندسًا عسكريًا فرنسيًا).

التصميم والرسم

نموذج تصميم بمساعدة الحاسوب لختم مزدوج ميكانيكي

الرسم الهندسي أو الرسم الفني هو الوسيلة التي يستخدمها مهندسو الميكانيكا لتصميم المنتجات وإعداد تعليمات تصنيع الأجزاء. يمكن أن يكون الرسم الفني نموذجًا حاسوبيًا أو مخططًا يدويًا يوضح جميع الأبعاد اللازمة لتصنيع جزء ما، بالإضافة إلى ملاحظات التجميع، وقائمة بالمواد المطلوبة، وغيرها من المعلومات ذات الصلة. [ 64 ] يُطلق على مهندس الميكانيكا الأمريكي أو العامل الماهر الذي يُعدّ الرسومات الفنية اسم رسام هندسي. تاريخيًا، كان الرسم الهندسي عملية ثنائية الأبعاد، ولكن برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) تُمكّن المصمم الآن من الإبداع في ثلاثة أبعاد.

يجب إدخال تعليمات تصنيع القطعة إلى الآلات اللازمة، إما يدويًا، أو عبر تعليمات مبرمجة، أو باستخدام برنامج التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) أو برنامج CAD/CAM المدمج. ويمكن للمهندس أيضًا، عند الحاجة، تصنيع القطعة يدويًا باستخدام الرسومات الفنية. ومع ذلك، مع ظهور التصنيع باستخدام التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC)، أصبح بالإمكان تصنيع القطع دون الحاجة إلى تدخل فني مستمر. وتتضمن القطع المصنعة يدويًا عادةً عمليات طلاء بالرش ، وتشطيبات سطحية، وغيرها من العمليات التي لا يمكن للآلة تنفيذها اقتصاديًا أو عمليًا.

تُستخدم الرسومات الهندسية في جميع فروع الهندسة الميكانيكية تقريبًا، وفي العديد من فروع الهندسة المعمارية والهندسة الأخرى. كما تُستخدم النماذج ثلاثية الأبعاد التي يتم إنشاؤها باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) بشكل شائع في تحليل العناصر المحدودة (FEA) وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD).

أدوات حديثة

منظر جانبي لعمود مرفقي لمحرك رباعي الأسطوانات متصل بخط مستقيم مع مكابس

برامج الحاسوب المساعدة

أدمجت العديد من شركات الهندسة الميكانيكية، وخاصةً في الدول الصناعية، برامج الهندسة بمساعدة الحاسوب (CAE) في عمليات التصميم والتحليل الحالية لديها، بما في ذلك التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) باستخدام النمذجة الصلبة ثنائية وثلاثية الأبعاد . تتميز هذه الطريقة بالعديد من المزايا، منها سهولة وشمولية عرض المنتجات، والقدرة على إنشاء تجميعات افتراضية للأجزاء، وسهولة استخدامها في تصميم واجهات التزاوج والتفاوتات المسموح بها.

تشمل برامج الهندسة بمساعدة الحاسوب الأخرى الشائعة الاستخدام بين مهندسي الميكانيكا أدوات إدارة دورة حياة المنتج (PLM) وأدوات التحليل المستخدمة لإجراء عمليات محاكاة معقدة. يمكن استخدام أدوات التحليل للتنبؤ باستجابة المنتج للأحمال المتوقعة، بما في ذلك عمر الإجهاد وقابلية التصنيع. تشمل هذه الأدوات تحليل العناصر المحدودة (FEA) وديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) والتصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM).

وصلة واتس المصممة باستخدام برنامج CAD لعربة CSULA Baja SAE

باستخدام برامج الهندسة بمساعدة الحاسوب (CAE)، يستطيع فريق التصميم الميكانيكي تكرار عملية التصميم بسرعة وبتكلفة منخفضة لتطوير منتج يلبي بشكل أفضل متطلبات التكلفة والأداء وغيرها من القيود. لا حاجة لإنشاء نموذج أولي مادي إلا عند اقتراب التصميم من الاكتمال، مما يسمح بتقييم مئات أو آلاف التصاميم بدلاً من عدد قليل نسبيًا. إضافةً إلى ذلك، تستطيع برامج تحليل CAE محاكاة الظواهر الفيزيائية المعقدة التي لا يمكن حلها يدويًا، مثل اللزوجة المرنة ، والتلامس المعقد بين الأجزاء المتزاوجة، أو التدفقات غير النيوتونية .

مع بدء اندماج الهندسة الميكانيكية مع تخصصات أخرى، كما هو الحال في الميكاترونكس ، يُستخدم تحسين التصميم متعدد التخصصات (MDO) مع برامج هندسة التصميم بمساعدة الحاسوب (CAE) لأتمتة عملية التصميم التكرارية وتحسينها. تُدمج أدوات MDO مع عمليات CAE الحالية، مما يسمح باستمرار تقييم المنتج حتى بعد انتهاء عمل المحلل. كما تستخدم هذه الأدوات خوارزميات تحسين متطورة لاستكشاف التصاميم الممكنة بذكاء أكبر، وغالبًا ما تجد حلولًا أفضل ومبتكرة لمشاكل التصميم المعقدة متعددة التخصصات.

منصات حسب الطلب لخبرات خارجية في مجال تحليل العناصر المحدودة

يمكن لفرق الهندسة الوصول إلى خبرات خارجية في تحليل العناصر المحدودة (FEA) عبر منصات حسب الطلب. من خلال تقديم مدخلات المشروع المنظمة - مثل ملفات CAD أو FEA، وحالات التحميل، وشروط الحدود، والمخرجات المطلوبة - يتلقى المستخدمون عروض أسعار فورية ويتواصلون مع مهندسي محاكاة مؤهلين مسبقًا. يدير مقدمو الخدمات سير العمل بالكامل عن بُعد، وغالبًا ما يُجرون عمليات المحاكاة على بنية تحتية سحابية وقائمة على وحدات معالجة الرسومات (GPU) لتسريع وقت الإنجاز، والذي قد يكون أسرع بكثير من الأنظمة الداخلية القائمة على وحدات المعالجة المركزية (CPU). [ 65 ] [ 66 ] يوفر هذا النموذج قابلية التوسع، والوصول إلى مجالات محاكاة متخصصة مثل ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) أو الفيزياء المتعددة، ويتجنب التأخيرات وأعباء التراخيص والتكاليف الإضافية لدورات الشراء التقليدية. وهو ذو قيمة خاصة للفرق الصغيرة التي تعمل ضمن مواعيد نهائية ضيقة أو بقدرات داخلية محدودة.

مجالات البحث

يسعى مهندسو الميكانيكا باستمرار إلى توسيع آفاق الإمكانيات الفيزيائية لإنتاج آلات وأنظمة ميكانيكية أكثر أمانًا وأقل تكلفة وأكثر كفاءة. فيما يلي بعض التقنيات الرائدة في مجال الهندسة الميكانيكية (انظر أيضًا الهندسة الاستكشافية ).

الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)

تُصنع المكونات الميكانيكية متناهية الصغر، مثل النوابض والتروس وأجهزة نقل السوائل والحرارة، من مجموعة متنوعة من مواد الركائز، كالسليكون والزجاج والبوليمرات مثل SU8 . ومن أمثلة مكونات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) مقاييس التسارع المستخدمة في مستشعرات الوسائد الهوائية للسيارات، والهواتف المحمولة الحديثة، والجيروسكوبات لتحديد المواقع بدقة، وأجهزة الموائع الدقيقة المستخدمة في التطبيقات الطبية الحيوية.

لحام الاحتكاك التحريكي (FSW)

تم اكتشاف لحام الاحتكاك التحريكي، وهو نوع جديد من اللحام ، عام 1991 من قِبل معهد اللحام (TWI). تُتيح هذه التقنية المبتكرة، التي تعتمد على اللحام في الحالة المستقرة (بدون انصهار)، وصل مواد كانت سابقًا غير قابلة للحام، بما في ذلك العديد من سبائك الألومنيوم . وتلعب هذه التقنية دورًا هامًا في صناعة الطائرات مستقبلًا، حيث يُحتمل أن تحل محل المسامير. وتشمل الاستخدامات الحالية لهذه التقنية لحام وصلات خزان الوقود الخارجي الرئيسي المصنوع من الألومنيوم لمكوك الفضاء، ومركبة أوريون المأهولة، ومركبات الإطلاق الاستهلاكية بوينغ دلتا 2 ودلتا 4 ، وصاروخ فالكون 1 التابع لشركة سبيس إكس ، ودروع سفن الإنزال البرمائية، ولحام أجنحة وألواح جسم طائرة إكليبس 500 الجديدة من شركة إكليبس للطيران، ضمن مجموعة متنامية من الاستخدامات. [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]

المواد المركبة

قماش مركب يتكون من ألياف الكربون المنسوجة

المواد المركبة هي مزيج من مواد مختلفة، تتميز بخصائص فيزيائية متباينة عن خصائص كل مادة على حدة. يركز البحث في مجال المواد المركبة ضمن الهندسة الميكانيكية عادةً على تصميم مواد أقوى أو أكثر صلابة، ثم إيجاد تطبيقات لها، مع السعي لتقليل الوزن ، ومقاومة التآكل، وغيرها من العوامل غير المرغوب فيها. على سبيل المثال، استُخدمت المواد المركبة المدعمة بألياف الكربون في تطبيقات متنوعة، مثل المركبات الفضائية وقصبات الصيد.

الميكاترونيات

الميكاترونيات هي مزيج متكامل من الهندسة الميكانيكية والهندسة الإلكترونية وهندسة البرمجيات. وقد نشأ هذا التخصص كوسيلة لدمج المبادئ الميكانيكية مع الهندسة الكهربائية. وتُستخدم مفاهيم الميكاترونيات في معظم الأنظمة الكهروميكانيكية. [ 70 ] ومن أجهزة الاستشعار الكهروميكانيكية الشائعة الاستخدام في الميكاترونيات: مقاييس الإجهاد، والمزدوجات الحرارية، ومحولات الضغط.

تقنية النانو

على أصغر المقاييس، تتحول الهندسة الميكانيكية إلى تقنية النانو. يتمثل أحد الأهداف النظرية في ابتكار مُجمِّع جزيئي لبناء الجزيئات والمواد عبر التخليق الميكانيكي ؛ ومع ذلك، يبقى هذا الهدف ضمن نطاق الهندسة الاستكشافية . تشمل مجالات البحث الحالية في الهندسة الميكانيكية ضمن تقنية النانو المرشحات النانوية [ 71 ] ، والأغشية النانوية [ 72 ] ، والهياكل النانوية [ 73 ]، وغيرها.

تحليل العناصر المحدودة

تحليل العناصر المحدودة هو أداة حسابية تُستخدم لتقدير الإجهاد والانفعال والانحراف في الأجسام الصلبة. يعتمد هذا التحليل على شبكة ذات أحجام يحددها المستخدم لقياس الكميات الفيزيائية عند كل عقدة. وكلما زاد عدد العقد، زادت دقة القياس. [ 74 ] هذا المجال ليس جديدًا، إذ يعود أساس تحليل العناصر المحدودة (FEA) أو طريقة العناصر المحدودة (FEM) إلى عام 1941. إلا أن تطور الحواسيب جعل من تحليل العناصر المحدودة/طريقة العناصر المحدودة خيارًا عمليًا لتحليل المشكلات الهيكلية. تُستخدم العديد من تطبيقات البرامج التجارية، مثل NASTRAN و ANSYS و ABAQUS ، على نطاق واسع في الصناعة لأغراض البحث وتصميم المكونات. وقد أضافت بعض حزم برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد وبرامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) وحدات تحليل العناصر المحدودة. وفي الآونة الأخيرة، أصبحت منصات المحاكاة السحابية، مثل SimScale، أكثر شيوعًا.

تُستخدم تقنيات أخرى مثل طريقة الفروق المحدودة (FDM) وطريقة الحجم المحدود (FVM) لحل المشكلات المتعلقة بانتقال الحرارة والكتلة، وتدفقات السوائل، وتفاعل سطح السوائل، وما إلى ذلك.

الميكانيكا الحيوية

الميكانيكا الحيوية هي تطبيق المبادئ الميكانيكية على الأنظمة البيولوجية، مثل الإنسان والحيوان والنبات والأعضاء والخلايا . [ 75 ] كما تُسهم الميكانيكا الحيوية في تصميم الأطراف الاصطناعية والأعضاء الاصطناعية للإنسان. [ 76 ] وترتبط الميكانيكا الحيوية ارتباطًا وثيقًا بالهندسة ، إذ غالبًا ما تستخدم العلوم الهندسية التقليدية لتحليل الأنظمة البيولوجية. ويمكن لبعض التطبيقات البسيطة للميكانيكا النيوتونية و/أو علوم المواد أن تُقدّم تقريبات دقيقة لميكانيكا العديد من الأنظمة البيولوجية .

في العقد الماضي، حظي مجال الهندسة العكسية للمواد الموجودة في الطبيعة، مثل أنسجة العظام، بتمويل متزايد في الأوساط الأكاديمية. تتميز بنية أنسجة العظام بقدرتها الفائقة على تحمل قدر كبير من الإجهاد الانضغاطي لكل وحدة وزن. [ 77 ] والهدف هو استبدال الفولاذ الخام بمواد حيوية في التصميم الإنشائي.

على مدى العقد الماضي، دخلت طريقة العناصر المحدودة (FEM) أيضًا إلى القطاع الطبي الحيوي، مُسلطةً الضوء على جوانب هندسية إضافية في الميكانيكا الحيوية. ومنذ ذلك الحين، رسّخت طريقة العناصر المحدودة مكانتها كبديل للتقييم الجراحي الحيوي ، وحظيت بقبول واسع في الأوساط الأكاديمية. تكمن الميزة الرئيسية للميكانيكا الحيوية الحاسوبية في قدرتها على تحديد الاستجابة التشريحية الداخلية للجسم، دون الخضوع لقيود أخلاقية. [ 78 ] وقد أدى ذلك إلى انتشار نمذجة العناصر المحدودة على نطاق واسع في العديد من مجالات الميكانيكا الحيوية، حتى أن بعض المشاريع تبنّت فلسفة المصادر المفتوحة (مثل BioSpine).

ديناميكا الموائع الحسابية

ديناميكا الموائع الحسابية، والتي تُختصر عادةً إلى CFD، هي فرع من ميكانيكا الموائع يستخدم الأساليب والخوارزميات العددية لحل وتحليل المشكلات المتعلقة بتدفقات الموائع. تُستخدم الحواسيب لإجراء الحسابات اللازمة لمحاكاة تفاعل السوائل والغازات مع الأسطح المحددة بشروط حدودية. [ 79 ] وباستخدام الحواسيب العملاقة فائقة السرعة، يُمكن التوصل إلى حلول أفضل. تُسفر الأبحاث الجارية عن برامج تُحسّن دقة وسرعة سيناريوهات المحاكاة المعقدة، مثل التدفقات المضطربة. يتم التحقق الأولي من صحة هذه البرامج باستخدام نفق هوائي، بينما يتم التحقق النهائي من صحتها من خلال اختبارات واسعة النطاق، مثل اختبارات الطيران.

الهندسة الصوتية

الهندسة الصوتية هي أحد فروع الهندسة الميكانيكية العديدة، وهي تطبيق لعلم الصوتيات . تُعنى الهندسة الصوتية بدراسة الصوت والاهتزازات . يعمل مهندسو الصوتيات على الحد من التلوث الضوضائي في الأجهزة الميكانيكية والمباني من خلال عزل الصوت أو إزالة مصادر الضوضاء غير المرغوب فيها . تشمل دراسة الصوتيات تصميم أجهزة سمعية وميكروفونات وسماعات رأس واستوديوهات تسجيل أكثر كفاءة، وصولاً إلى تحسين جودة الصوت في قاعات الأوركسترا. كما تتناول الهندسة الصوتية اهتزازات الأنظمة الميكانيكية المختلفة. [ 80 ]

تُصنّف هندسة التصنيع ، وهندسة الطيران ، وهندسة السيارات ، والهندسة البحرية أحيانًا ضمن الهندسة الميكانيكية. وعادةً ما يختلف برنامج البكالوريوس في هذه المجالات عن برنامج الهندسة الميكانيكية في عدد قليل من المقررات الدراسية المتخصصة.

انظر أيضاً

القوائم
الجمعيات
ويكي بوكس

مراجع

  1. ↑ "ما هي الهندسة الميكانيكية؟" . 28 ديسمبر 2018.
  2. ↑ "الهندسة الميكانيكية" . قاموس التراث الأمريكي للغة الإنجليزية ( الطبعة الرابعة) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2014 . 
  3. ↑ "الهندسة الميكانيكية" . قاموس ميريام-ويبستر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2014 .
  4. ↑ موري، بيتر روجر ستيوارت (1999). مواد وصناعات بلاد ما بين النهرين القديمة: الأدلة الأثرية . آيزنبراونز . ISBN 9781575060422.
  5. ↑ المواصلات . BPI. ص 4. ISBN  9788184972436أُرشف من الأصل بتاريخ 22 مارس 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2021 .
  6. ↑ ميتشل لويس ديتكوف (مايو 2008). مستيقظًا خلف عجلة القيادة: تحويل أفكارك العظيمة إلى واقع (في عالم مليء بالتحديات) . دار مورغان جيمس للنشر. ص 15. ISBN  9781600377709.
  7. ↑ واي سي تشيو (2010). مقدمة في تاريخ إدارة المشاريع: من أقدم العصور إلى عام 1900 ميلادي . إيبورون. ص 24. ISBN  9789059724372.
  8. ↑ شير، وولفرام (2015). "الفصل 5: أوروبا الوسطى والشرقية" . في: فاولر، كريس؛ هاردينغ، يان؛ هوفمان، دانييلا (محررون). دليل أكسفورد لأوروبا في العصر الحجري الحديث . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 113. ISBN  978-0-19-954584-1.
  9. ↑ ويل، ديفيد (3 يونيو 2016). النمو الاقتصادي - ديفيد ويل - كتب جوجل . روتليدج. ISBN 9781315510446أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 22 مارس 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2023 .
  10. ↑ بوليت، ريتشارد دبليو. (19 يناير 2016). العجلة: اختراعات وإعادة اختراعات، بقلم ريتشارد دبليو. بوليت، صفحة 98 (حاصل على بكالوريوس ودكتوراه من جامعة هارفارد) . مطبعة جامعة كولومبيا. ISBN 9780231540612أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 22 مارس 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2023 .
  11. ↑ غابرييل، ريتشارد أ. (6 يوليو 2012). "الإنسان والجرح في العالم القديم: تاريخ الطب العسكري من سومر إلى سقوط القسطنطينية" . بوتوماك بوكس، إنك. – عبر كتب جوجل.
  12. 1 2 بايبتيس، إس إيه؛ سيكاريلي، ماركو (2010). عبقرية أرخميدس - 23 قرنًا من التأثير على الرياضيات والعلوم والهندسة: وقائع مؤتمر دولي عُقد في سيراكيوز، إيطاليا، 8-10 يونيو 2010. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 416. ISBN  9789048190911.
  13. ↑ كلارك، سومرز؛ إنجلباخ، ريجينالد (1990). البناء والعمارة المصرية القديمة . شركة كورير . الصفحات 86-90 . ISBN  9780486264851.
  14. ↑ موري، بيتر روجر ستيوارت (1999). مواد وصناعات بلاد ما بين النهرين القديمة: الأدلة الأثرية . آيزنبراونز . ص 4. ISBN  9781575060422.
  15. ↑ ج. مختار (1 يناير 1981). الحضارات القديمة في أفريقيا . اليونسكو. اللجنة العلمية الدولية لصياغة تاريخ عام لأفريقيا. ص 309. ISBN  9780435948054تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يونيو 2012 – عبر Books.google.com.
  16. ^ فريتز هينتزي، كوش الحادي عشر؛ ص 222-224.
  17. ↑ همفريز، جين؛ تشارلتون، مايكل ف.؛ كين، جيك؛ ساودر، لي؛ الشيشاني، فريد (2018). "صهر الحديد في السودان: علم الآثار التجريبي في مدينة مروي الملكية" . مجلة علم الآثار الميداني . 43 (5): 399. doi : 10.1080/00934690.2018.1479085 . ISSN 0093-4690 . 
  18. ↑ كولينز، روبرت أو.؛ ​​بيرنز، جيمس م. (8 فبراير 2007). تاريخ أفريقيا جنوب الصحراء . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 9780521867467– عبر كتب جوجل.
  19. ↑ إدواردز، ديفيد ن. (29 يوليو 2004). الماضي النوبي: علم آثار السودان . تايلور وفرانسيس. ISBN 9780203482766– عبر كتب جوجل.
  20. ↑ همفريز ج، تشارلتون إم إف، كين ج، ساودر إل، الشيشاني إف (يونيو 2018). "صهر الحديد في السودان: علم الآثار التجريبي في مدينة مروي الملكية" . مجلة علم الآثار الميداني . 43 (5): 399-416 . doi : 10.1080/00934690.2018.1479085 .
  21. ↑ ديبويدت، ليو (1 يناير 1998). "المجانيق في مروي وعلم المثلثات المبكر". مجلة علم الآثار المصرية . 84 : 171-180 . doi : 10.2307/3822211 . JSTOR 3822211 . 
  22. ↑ سلايمان، أندرو (27 مايو 1998). "مراقبو السماء في العصر الحجري الحديث" . أرشيف مجلة علم الآثار . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2011 .
  23. ↑ سيلين، هيلين (2013). موسوعة تاريخ العلوم والتكنولوجيا والطب في الثقافات غير الغربية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 282. ISBN  9789401714167.
  24. ↑ إفستاثيو، كيرياكوس؛ إفستاثيو، ماريانا (1 سبتمبر 2018). "علبة التروس السماوية: أقدم حاسوب معروف هو آلية مصممة لحساب موقع الشمس والقمر والكواكب" . الهندسة الميكانيكية . 140 (9): 31-35 . doi : 10.1115/1.2018-SEP1 . ISSN 0025-6501 . 
  25. ↑ "مالك الحزين الإسكندري" . موسوعة بريتانيكا 2010. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2010 .
  26. ↑ نيدهام، جوزيف (1986). العلم والحضارة في الصين: المجلد 4. تايبيه: دار نشر كيفز بوكس ​​المحدودة.
  27. ↑ لاكويتي، أنجيلا (2003). اختراع محلج القطن: الآلة والأسطورة في أمريكا ما قبل الحرب الأهلية . بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 1-6 . ISBN  9780801873942.
  28. ↑ بيسي، أرنولد (1991) [1990]. التكنولوجيا في الحضارة العالمية: تاريخ ألف عام (الطبعة الأولى ذات الغلاف الورقي من مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. الصفحات 23-24 .  
  29. ↑ بابر، زهير (1996). علم الإمبراطورية: المعرفة العلمية، والحضارة، والحكم الاستعماري في الهند . ألباني: مطبعة جامعة ولاية نيويورك. ص 57. ISBN 0-7914-2919-9.
  30. ↑ عرفان حبيب (2011)، التاريخ الاقتصادي للهند في العصور الوسطى، 1200-1500 ، ص 53 ، بيرسون للتعليم
  31. ↑ هيل، دونالد ر. (7 أكتوبر 2020). كينغ، ديفيد (محرر). دراسات في التكنولوجيا الإسلامية في العصور الوسطى ( الطبعة 0). روتليدج. doi : 10.4324/9781003111153 . ISBN  978-1-000-22602-7.
  32. ↑ ماركونيل، إم إتش (1996). كريستيان هويغنز: مخترع أجنبي في بلاط لويس الرابع عشر، ودوره كرائد للهندسة الميكانيكية (أطروحة دكتوراه). الجامعة المفتوحة.
  33. ↑ يودر، ج. ج. (1996). "على خطى الهندسة: العالم الرياضي لكريستيان هويغنز" . مكتبة DBNL . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2021 .
  34. ↑ سعيد، أحمد (24 سبتمبر 2019). قد تكون أنت الفائز (المجلد الثاني) . منشورات سانكالب. رقم ISBN 978-93-88660-66-2.
  35. ↑ "الهندسة" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مايو 2008 .
  36. ↑ بوكانان، ر. أ. (فبراير 1985). "التوسع المؤسسي في مهنة الهندسة البريطانية، 1847-1914". مجلة التاريخ الاقتصادي . سلسلة جديدة. 38 (1): 42-60 . doi : 10.1111/j.1468-0289.1985.tb00357.x .
  37. ↑ تاريخ الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) مؤرشف في 23 فبراير 2011 على موقع Wikiwix . تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2008.
  38. ↑ موسوعة كولومبيا، الطبعة السادسة. 2001، الهندسة . تم الاطلاع عليها في 6 مايو 2008.
  39. ↑ سعيد، أحمد (24 سبتمبر 2019). قد تكون أنت الفائز (المجلد الثاني) . منشورات سانكالب. رقم ISBN 978-93-88660-66-2.
  40. ↑ قاعدة بيانات ABET القابلة للبحث لبرامج الهندسة المعتمدة . تم الاطلاع عليها بتاريخ 11 مارس 2014.
  41. ↑ برامج الهندسة المعتمدة في كندا من قبل المجلس الكندي للمهندسين المحترفين. مؤرشفة في 10 مايو 2007 على موقع Wayback Machine . تم الاطلاع عليها في 18 أبريل 2007.
  42. ↑ "الهندسة الميكانيكية" . مؤرشف من الأصل في 28 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 8 ديسمبر 2011 .
  43. ↑ سعيد، أحمد (24 سبتمبر 2019). قد تكون أنت الفائز (المجلد الثاني) . منشورات سانكالب. رقم ISBN 978-93-88660-66-2.
  44. ↑ أنواع شهادات الدراسات العليا المقدمة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. مؤرشف في 16 يونيو 2006 في Wayback Machine - تم الوصول إليه في 19 يونيو 2006.
  45. ↑ معايير ABET 2008-2009 مؤرشفة في 28 فبراير 2008 في Wayback Machine ، ص. 15.
  46. ↑ مقررات الهندسة الميكانيكية المطلوبة في جامعة تولسا - التخصصات الرئيسية والفرعية لطلاب البكالوريوس. رابط قديم مؤرشف بتاريخ 4 أغسطس 2012 على archive.today . قسم الهندسة الميكانيكية، جامعة تولسا، 2010. تاريخ الاطلاع: 17 ديسمبر 2010.
  47. ↑ صفحة الهندسة الميكانيكية بجامعة هارفارد، مؤرشفة بتاريخ 21 مارس 2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Harvard.edu. تم الاطلاع عليها بتاريخ 19 يونيو 2006.
  48. ↑ دورات الهندسة الميكانيكية ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يونيو 2008.
  49. ↑ "لماذا نحتاج إلى الإبداع والابتكار في التعليم العالي؟ | مصنع تصميم آلتو" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 نوفمبر 2012 .كلية الهندسة بجامعة آلتو، مصنع التصميم - مدونة الباحثين. تم الاطلاع عليها في 5 نوفمبر 2012.
  50. ↑ سعيد، أحمد (24 سبتمبر 2019). قد تكون أنت الفائز (المجلد الثاني) . منشورات سانكالب. رقم ISBN 978-93-88660-66-2.
  51. ↑ "لماذا الحصول على ترخيص؟" . الجمعية الوطنية للمهندسين المحترفين . مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2008 .
  52. ↑ "قانون المهندسين" . قوانين ولوائح كيبيك (CanLII) . مؤرشف من الأصل في 5 أكتوبر 2006. تم الاطلاع عليه في 24 يوليو 2005 .
  53. ↑ "مدونات الأخلاق والسلوك" . مركز الأخلاقيات على الإنترنت . مؤرشف من الأصل في 19 يونيو 2005. تم الاطلاع عليه في 24 يوليو 2005 .
  54. ↑ "تقديرات التوظيف والأجور المهنية الوطنية لشهر مايو 2015" . وزارة العمل الأمريكية، مكتب إحصاءات العمل . تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2017 .
  55. ↑ التوظيف المهني والأجور، 17-2141 مهندسو الميكانيكا . مكتب العمل الأمريكي، مايو 2012. تم الاطلاع عليه في 15 فبراير 2014.
  56. ↑ مهندسو الميكانيكا . مكتب إحصاءات العمل الأمريكي، 17 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 3 مارس 2017.
  57. ↑ "إصدار 2010-2011، المهندسون" مؤرشف في 19 فبراير 2006 على موقع Wayback Machine . مكتب إحصاءات العمل، وزارة العمل الأمريكية، دليل التوقعات المهنية. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2010.
  58. ملاحظة : يمكن تقسيم ميكانيكا الموائع إلى علم سكون الموائع وديناميكا الموائع، وهي فرع من فروع ميكانيكا الأوساط المتصلة. ويُطلق على تطبيقات ميكانيكا الموائع في الهندسة اسم الهيدروليكا والهوائيات.
  59. ↑ بولتون، دبليو. الميكاترونيات. بيرسون؛ الطبعة السادسة، 2015. ISBN 9781292076683
  60. ↑ "الفصل الثامن: الفشل" . virginia.edu . مؤرشف من الأصل في 4 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 9 سبتمبر 2018 .
  61. ↑ يحتوي موقع ASM International على العديد من الوثائق، مثل سلسلة كتيبات ASM. مؤرشف في 1 سبتمبر 2007 على موقع Wayback Machine . ASM International .
  62. ↑ "الديناميكا الحرارية" . grc.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 سبتمبر 2018 .
  63. ↑ "تطبيقات قوانين الديناميكا الحرارية: دورات كارنو، ستيرلينغ، إريكسون، وديزل" . برايت هاب للهندسة . 10 يونيو 2009. تاريخ الاطلاع: 9 سبتمبر 2018 .
  64. ↑ "SOLIDWORKS 3D CAD" . SOLIDWORKS . 27 نوفمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 سبتمبر 2018 .
  65. ↑ "تحليل العناصر المحدودة المُعجّل" . FiniteNow . 29 يوليو 2025. تم الاطلاع عليه في 6 أغسطس 2025 .
  66. ↑ "تسريع التحليل الديناميكي المرن الهيكلي باستخدام طريقة العناصر المحدودة عبر الحوسبة باستخدام وحدة معالجة الرسومات" (ملف PDF) . SimCenter-DesignSafe . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2025 .
  67. ↑ "تطورات في لحام الاحتكاك التقليبي لتطبيقات الفضاء الجوي" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2017 .
  68. ↑ رقم الاقتراح: 08-1 A1.02-9322 ، مؤرشف بتاريخ 14 أبريل 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) - برنامج ناسا لابتكار الأعمال الصغيرة (SBIR) لعام 2008
  69. ↑ "التطبيقات العسكرية" . مؤرشف من الأصل في 31 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 15 ديسمبر 2009 .
  70. ↑ "ما هي تقنية الميكاترونيك؟" . ecpi.edu . 19 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 سبتمبر 2018 .
  71. ↑ نيلسن، كايل. (2011) "تطوير وعاء اختبار مرشح الضغط المنخفض وتحليل أغشية الألياف النانوية المغزولة كهربائياً لمعالجة المياه"
  72. ↑ الخصائص الميكانيكية للأغشية النانوية للألومنيوم ، هندسة الإلكترونيات الدقيقة، المجلد 88، العدد 5، مايو 2011، الصفحات 844-847.
  73. ↑ "مبادرة كولومبيا للتقنية النانوية" . مبادرة كولومبيا للتقنية النانوية . 26 يونيو 2026.
  74. ↑ شيا، تينغ (3 فبراير 2003). "مقدمة في تحليل العناصر المحدودة (FEA)" (ملف PDF) . كلية الهندسة بجامعة أيوا . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2018 .
  75. ↑ ألكسندر، ر. ماكنيل (2005). "ميكانيكا حركة الحيوان" . علم الأحياء الحالي . 15 (16): R616– R619 . doi : 10.1016/j.cub.2005.08.016 . PMID 16111929. S2CID 14032136 .  
  76. ↑ Phoengsongkhro, S., Tangpornprasert, P., Yotnuengnit, P. et al. تطوير مفصل ركبة رباعي المحاور متعدد المراكز مع ثني الركبة في مرحلة الوقوف. Sci Rep 13, 22809 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-49879-4
  77. ↑ ديمبستر، كولمان (15 أغسطس 1960). "قوة شد العظام على طول وعرض الألياف". مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 16 (2): 355-360 . doi : 10.1152/jappl.1961.16.2.355 . PMID 13721810 . 
  78. ↑ تسوكنيداس، أ.، سافاكيس، س.، أسانيوتيس، ي.، أناغنوستيديس، ك.، لونتوس، أ.، ميخائيليديس، ن. (2013) تأثير معايير رأب الحدبة على نقل الحمل الديناميكي داخل العمود الفقري القطني مع مراعاة استجابة جزء من العمود الفقري واقعي بيولوجيًا. الميكانيكا الحيوية السريرية 28 (9-10)، ص 949-955.
  79. ↑ "ما هو CFD | ديناميكا الموائع الحسابية؟ — وثائق SimScale" . simscale.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 سبتمبر 2018 .
  80. ↑ "ما هو الوصف الوظيفي لمهندس الصوت؟" . learn.org .
  81. ^ "رابطة المهندسين المعتمدين في أيسلندا (VFÍ)" . جزر Verkfræðingafélag .

للمزيد من القراءة

  • بورستال، أوبراي ف. (1965). تاريخ الهندسة الميكانيكية . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0-262-52001-0.
  • دليل ماركس القياسي للمهندسين الميكانيكيين ( الطبعة الحادية عشرة). ماكجرو هيل. 2007. ISBN 978-0-07-142867-5.
  • أوبيرغ، إريك؛ فرانكلين د. جونز؛ هولبروك ل. هورتون؛ هنري هـ. ريفيل؛ كريستوفر مكولي (2016). دليل الآلات (الطبعة الثلاثون  ). نيويورك: دار النشر الصناعية. ISBN 978-0-8311-3091-6.