Ingénierie mécanique

La mécanique est une discipline de l'ingénierie qui applique les principes de la physique et la science des matériaux pour l'analyse, la conception, la fabrication et l'entretien des mécanique systèmes. Ce est la branche de l'ingénierie qui implique la production et l'utilisation de la chaleur et de puissance mécanique pour la conception, la production et l'exploitation de machines et outils. Il est l'un des plus ancien et le plus large disciplines d'ingénierie.

Le domaine de l'ingénierie nécessite une compréhension des concepts de base, y compris mécanique, cinématique , la thermodynamique , la science des matériaux , analyse structurelle et l'électricité . Les ingénieurs en mécanique utilisent ces principes de base ainsi que des outils comme ingénierie assistée par ordinateur et la gestion du cycle de vie des produits pour concevoir et analyser usines de fabrication, des équipements industriels et des machines, systèmes de chauffage et de refroidissement, de transport systèmes, des avions , motomarines, robotique, dispositifs médicaux, et d'autres.

Génie mécanique a émergé comme un champ au cours de la révolution industrielle en Europe au 18ème siècle; Cependant, son développement peut être retracée plusieurs milliers d'années à travers le monde. Sciences de l'ingénieur mécanique émergé au 19ème siècle à la suite de développements dans le domaine de la physique . Le champ a constamment évolué pour intégrer les progrès de la technologie, et les ingénieurs mécaniques d'aujourd'hui sont la poursuite des développements dans des domaines tels que les composites, mécatronique et la nanotechnologie. Génie mécanique chevauche génie aérospatial, le renforcement des services d'ingénierie, génie métallurgique , génie maritime, génie civil , génie électrique , l'ingénierie pétrolière, ingénierie de fabrication, et le génie chimique à des quantités variables. Les ingénieurs mécaniciens travaillent également dans le domaine de Génie biomédical, particulièrement en biomécanique, phénomènes de transport, biomechatronics, bionanotechnologie et la modélisation de systèmes biologiques, tels que la mécanique des tissus mous.

Développement

Conception mécanique des ingénieurs et construction moteurs, centrales ...

... structures, et véhicules de toutes tailles.

Applications du génie mécanique se trouvent dans les dossiers de nombreuses sociétés antiques et médiévales à travers le monde. Dans la Grèce antique , les œuvres d' Archimède (287 BC-212 BC) ont profondément influencé la mécanique dans la tradition occidentale et Héron d'Alexandrie (c. 10-70 AD) a créé la première machine à vapeur. En Chine , Zhang Heng (78-139 AD) a amélioré un horloge à eau et a inventé une sismomètre, et Ma Jun (200-265 AD) a inventé un char avec engrenages différentiels. L'horloger chinois médiévale et ingénieur Su Song (1020-1101 AD) constituée d'un mécanisme d'échappement dans son astronomique tour de l'horloge deux siècles avant toute échappée peut être trouvé dans les horloges de l'Europe médiévale, ainsi que le premier connu de transmission de puissance sans fin du monde entraînement par chaîne.

Pendant les années de 7e au 15e siècle, l'ère appelé Âge d'or islamique, il y avait des contributions remarquables de Inventeurs musulmans dans le domaine de la technologie mécanique. Al-Jazari, qui était l'un d'entre eux, a écrit son célèbre livre de la connaissance des dispositifs mécaniques ingénieux en 1206, et a présenté de nombreux designs mécaniques. Il est également considéré comme l'inventeur de ces dispositifs mécaniques qui forment désormais le très basique de mécanismes, tels que le du vilebrequin et l'arbre à cames.

Percées importantes dans les fondements de la construction mécanique ont eu lieu en Angleterre pendant le 17ème siècle, lorsque Sir Isaac Newton fois formulé les trois lois de Newton sur le mouvement et développés calcul , les bases mathématiques de la physique. Newton était réticent à publier ses méthodes et lois pendant des années, mais il a finalement été convaincu de le faire par ses collègues, comme Sir Edmund Halley , au grand bénéfice de toute l'humanité.

Au début du 19ème siècle en Angleterre , l'Allemagne et l'Ecosse , le développement de machines-outils a conduit génie mécanique à se développer comme un champ distinct au sein de l'ingénierie, la fourniture des machines de fabrication et les moteurs pour les alimenter. La première association professionnelle britannique des ingénieurs mécaniques a été formé en 1847 Institution of Mechanical Engineers, trente ans après les ingénieurs civils formé la première telle société professionnelle Institution of Civil Engineers. Sur le continent européen, Johann Von Zimmermann (1820-1901) a fondé la première usine pour machines de meulage dans Chemnitz, en Allemagne en 1848.

Au Etats-Unis , la American Society of Mechanical Engineers (ASME de) a été formé en 1880, devenant le troisième telle société d'ingénierie professionnelle, après la American Society of Civil Engineers (1852) et le American Institute of Mining Engineers (1871). Les premières écoles aux États-Unis à offrir une éducation d'ingénierie ont été les United States Military Academy en 1817, une institution maintenant connu comme Université de Norwich en 1819, et Rensselaer Polytechnic Institute en 1825. L'éducation en génie mécanique a toujours été fondée sur une base solide en mathématiques et en sciences.

Éducation

Des diplômes en génie mécanique sont offerts dans les universités à travers le monde. Au Brésil, l'Irlande, les Philippines, le Pakistan, la Chine, la Grèce, la Turquie, l'Amérique du Nord, Asie du Sud, l'Inde, la République dominicaine et le Royaume-Uni, les programmes de génie mécanique prennent généralement quatre à cinq années d'études et se traduisent par une Baccalauréat en génie (baccalauréat), Baccalauréat ès sciences (B.Sc), baccalauréat en sciences de l'ingénieur (B.ScEng), Baccalauréat en technologie (B.Tech), ou Baccalauréat en sciences appliquées (B.Sc.A.) degré, ou avec une spécialisation en génie mécanique. En Espagne, le Portugal et la plupart d'Amérique du Sud, où ni BSc ni programmes BTech ont été adoptées, le nom officiel pour le degré est "Mechanical Engineer", et le travail de cours est basé sur cinq ou six ans de formation. En Italie, le travail de cours est basé sur cinq ans de formation, mais afin de se qualifier en tant qu'ingénieur, vous devez passer un examen d'État à la fin du cours.

En Australie, diplômes d'ingénieurs mécaniques sont attribués comme baccalauréat en génie (mécanique) ou la nomenclature similaire mais il ya un nombre croissant de spécialisations. Le degré prend quatre années d'études à temps plein à atteindre. Pour assurer la qualité de diplômes d'ingénieur, Engineers Australia accrédite diplômes d'ingénieur délivrés par les universités australiennes conformément à la mondiale Accord de Washington. Avant le degré peut être accordé, l'étudiant doit remplir au moins trois mois de l'expérience de travail de l'emploi dans une firme d'ingénierie. Des systèmes similaires sont également présents en Afrique du Sud et sont supervisées par l'Engineering Council d'Afrique du Sud (ECSA).

Aux États-Unis, la plupart des programmes de premier cycle d'ingénierie mécanique sont accrédité par le Conseil d'accréditation pour l'ingénierie et de la technologie (ABET) pour assurer que les exigences et les normes de cours similaires entre les universités. Le site web ABET énumère 276 programmes accrédités mécaniques d'ingénierie à partir de 2006. Les programmes d'ingénierie mécanique au Canada sont accrédités par le Conseil canadien d'agrément en génie (CEAB) Juin 19, et la plupart des autres pays offrant des diplômes d'ingénierie ont des sociétés d'accréditation semblables.

Certains ingénieurs mécaniques vont à poursuivre un diplôme de troisième cycle comme un Master of Engineering, Master of Technology, Master of Science, Master of Engineering Management (MEng.Mgt ou MEM), un Docteur en philosophie en génie (EngD, PhD) ou un Titulaire d'ingénieur. Les degrés de maîtrise et ingénieurs peuvent ou peuvent ne pas inclure recherche. Le docteur en philosophie comprend une composante importante de la recherche et est souvent considérée comme le point d'entrée le milieu universitaire. Le diplôme de mécanicien existe à quelques institutions à un niveau intermédiaire entre le degré de la maîtrise et le doctorat.

Coursework

Normes établies par la société d'accréditation de chaque pays sont destinés à assurer l'uniformité dans un matériau fondamental de l'objet, promouvoir la compétence parmi ingénieurs diplômés, et de maintenir la confiance dans la profession d'ingénieur dans son ensemble. Programmes de génie aux États-Unis, par exemple, sont tenus par ABET de montrer que leurs élèves peuvent "travailler professionnellement dans les deux domaines des systèmes mécaniques et thermiques." Les cours spécifiques nécessaires pour obtenir leur diplôme, peuvent toutefois différer d'un programme à. Universités et Instituts de technologie aura souvent combiner plusieurs sujets en une seule classe ou de diviser un sujet en plusieurs catégories, en fonction de la faculté disponible et domaine majeur de l'université (s) de la recherche.

Les sujets fondamentaux de la mécanique incluent habituellement:

• Mathématiques (en particulier, le calcul , équations différentielles et l'algèbre linéaire )
• Statique et dynamique
• Résistance des matériaux et mécanique des solides
• Génie des Matériaux , Composites
• Thermodynamique , transfert de chaleur, conversion d'énergie, et CVC
• Carburants, combustion, Moteur à combustion interne
• Mécanique des fluides (y compris statique des fluides et la dynamique des fluides)
• Mécanisme et la conception de la machine (y compris la cinématique et dynamique)
• Instrumentation et mesure
• Fabrication ingénierie, des technologies ou processus
• Vibration, la théorie du contrôle et l'ingénierie de contrôle
• Hydraulique et pneumatique
• Mécatronique et robotique
• La conception technique et La conception des produits
• l'ingénierie de conception, Rédaction, conception assistée par ordinateur (CAO) et fabrication assistée par ordinateur (FAO)

Les ingénieurs en mécanique sont également attendus pour comprendre et être capable d'appliquer les concepts de base de la chimie, de la physique, génie chimique, génie civil et génie électrique . Tous les programmes de génie mécanique comprennent plusieurs semestres de calcul , ainsi que des concepts mathématiques avancées, y compris les équations différentielles , équations aux dérivées partielles , algèbre linéaire , algèbre abstraite , et la géométrie différentielle , entre autres.

En plus du programme de génie mécanique de base, de nombreux programmes de génie mécanique offrent des programmes et des cours plus spécialisés, tels que la robotique, le transport et la logistique , cryogénie, la technologie de carburant, technique automobile, biomécanique, vibrations, optiques et d'autres, si un ministère distinct ne existe pas pour ces sujets.

La plupart des programmes de génie mécanique requièrent également des quantités variables de projets de recherche ou de la communauté d'acquérir une expérience de résolution de problèmes pratiques. Aux États-Unis, il est courant pour les étudiants en génie mécanique pour compléter un ou plusieurs stages pendant ses études, si ce ne est généralement pas mandaté par l'université. L'éducation coopérative est une autre option. Recherche future des compétences de travail met la demande sur les composants de l'étude qui alimentent la créativité et l'innovation de l'étudiant.

Licence

Ingénieurs peuvent demander licence par un état, provinciale, nationale ou gouvernement. Le but de ce processus est de se assurer que les ingénieurs possèdent les connaissances techniques, l'expérience du monde réel, et la connaissance du système juridique local d'exercice du génie au niveau professionnel. Une fois certifiés, l'ingénieur est donné le titre de Ingénieur professionnel (aux États-Unis, Canada, Japon, Corée du Sud, le Bangladesh et l'Afrique du Sud), Ingénieur agréé (au Royaume-Uni, l'Irlande, l'Inde et le Zimbabwe), ingénieur professionnel agréé (en Australie et Nouvelle-Zélande) ou Ingénieur européenne (une grande partie de l'Union européenne) Ingénieur enregistré ou Ingénieur en Philippines et le Pakistan . L'ingénieur agréé et ingénieur européen ne sont pas permis d'exercice - ils sont les qualifications.

Aux États-Unis, pour devenir un ingénieur professionnel agréé, un ingénieur doit passer le FE globale (Les fondamentaux de l'ingénierie) examen, travailler un nombre donné d'années en tant que stagiaire en génie (EI) ou un ingénieur en formation (IET), et enfin passer les "Principes et pratique" ou PE (Pratiquer Ingénieur ou ingénieur) examens.

Aux États-Unis, les exigences et les étapes de ce procédé sont donnés par la Conseil national des examinateurs pour l'ingénierie et d'arpentage (NCEES), un composé de Génie et arpentage conseils de licence représentant tous les États et territoires américains. Au Royaume-Uni, les diplômés actuels nécessitent une BEng plus une maîtrise appropriée ou une approche intégrée Degré Meng, un minimum de quatre années d'études supérieures sur le développement de compétences d'emploi, et un rapport sur le projet de révision par des pairs dans le domaine candidats de spécialité pour devenir par la charte Institution of Mechanical Engineers.

Dans la plupart des pays modernes, certaines tâches d'ingénierie, tels que la conception de ponts, de centrales électriques et les usines chimiques, doit être approuvé par un Ingénieur ou d'un Ingénieur agréé. "Seul un ingénieur agréé, par exemple, peut préparer, signer, sceller et soumettre des plans et des dessins techniques à une autorité publique pour approbation ou pour sceller des travaux d'ingénierie pour les clients publics et privés." Cette exigence peut être inscrite dans la loi de l'État et provinciale, comme dans les provinces canadiennes, par exemple, la Loi sur l'Ingénieur de Québec Ontario ou.

Dans d'autres pays, comme l'Australie, ne en existe pas; Cependant, presque tous les organismes de certification maintiennent une code d'éthique indépendants de la législation qu'ils attendent tous les membres à respecter ou à l'expulsion des risques.

Salaires et statistiques de la main-d'œuvre

Le nombre total d'ingénieurs employés aux États-Unis en 2009 était d'environ 1,6 millions. Parmi ceux-ci, 239 000 étaient des ingénieurs en mécanique (14,9%), la deuxième plus grande discipline par la taille derrière civile (278000). Le nombre total d'emplois en génie mécanique en 2009 a été devrait croître de 6% au cours de la prochaine décennie, avec des salaires moyens de départ étant $ 58,800 avec un diplôme de baccalauréat. Le revenu annuel médian des ingénieurs mécaniques dans la population active des États-Unis était d'environ $ 74,900. Ce nombre est le plus élevé lorsque l'on travaille pour le gouvernement ($ 86 250), et la plus faible dans l'éducation ($ 63,050).

En 2007, les ingénieurs canadiens ont fait une moyenne de $ 29,83 par heure avec 4% de chômeurs CAD. La moyenne pour toutes les professions était $ 18,07 par heure avec 7% de chômeurs. Douze pour cent de ces ingénieurs étaient des travailleurs autonomes, et depuis 1997, la proportion de femmes ingénieurs est passé à 6%.

Les outils modernes

Une vue oblique d'un vilebrequin en ligne à quatre cylindres avec des pistons

Beaucoup de sociétés de génie mécanique, en particulier ceux dans les pays industrialisés, ont commencé à intégrer ingénierie assistée par ordinateur (IAO) programmes dans leurs processus de conception et d'analyse existants, y compris 2D et 3D modélisation des solides conception assistée par ordinateur (CAO). Cette méthode présente de nombreux avantages, y compris la visualisation plus facile et plus exhaustive de produits, la capacité de créer des assemblages de pièces virtuelles, et la facilité d'utilisation dans la conception d'interfaces et les tolérances accouplement.

Autres programmes CAE couramment utilisés par les ingénieurs mécaniques comprennent la gestion du cycle de vie produit (PLM) des outils et des outils d'analyse utilisés pour effectuer des simulations complexes. Les outils d'analyse peuvent être utilisés pour prédire la réponse du produit aux charges prévues, y compris la fatigue et la fabricabilité. Ces outils comprennent analyse par éléments finis (FEA), dynamique des fluides computationnelle (CFD), et fabrication assistée par ordinateur (FAO).

Utilisation de programmes CAE, une équipe de conception mécanique peut rapidement et à moindre coût itérer le processus de conception de développer un produit qui répond mieux coût, de performance, et d'autres contraintes. Aucun prototype physique doit être créé avant la conception tire à sa fin, permettant à des centaines ou des milliers de dessins à évaluer, au lieu de quelques-uns relative. En outre, des programmes d'analyse IAO peuvent modéliser les phénomènes physiques complexes qui ne peuvent être résolus par la main, comme viscoélasticité, contactez complexe entre les parties d'accouplement, ou flux non-newtoniens.

Comme la mécanique commence à fusionner avec d'autres disciplines, comme vu dans mécatronique, optimisation de la conception pluridisciplinaire (MDO) est utilisé avec d'autres programmes CAE pour automatiser et améliorer le processus de conception itérative. Outils MDO enroulent autour processus CAE existants, permettant l'évaluation des produits de continuer même après l'analyste rentre à la maison pour la journée. Ils utilisent également des algorithmes d'optimisation sophistiqués pour explorer plus intelligemment conceptions possibles, trouver souvent de meilleurs, des solutions innovantes à des problèmes de conception multidisciplinaires difficiles.

Sous-disciplines

Le domaine du génie mécanique peut être considérée comme une collection de plusieurs disciplines des sciences de l'ingénierie mécanique. Plusieurs de ces sous-disciplines qui sont généralement enseignées au premier cycle sont énumérés ci-dessous, avec une brève explication et l'application la plus courante de chaque. Certains de ces sous-disciplines sont uniques à l'ingénierie mécanique, tandis que d'autres sont une combinaison de génie mécanique et un ou plusieurs autres disciplines. La plupart des travaux qu'un ingénieur en mécanique fait appel aux compétences techniques et de plusieurs de ces sous-disciplines, ainsi que les sous-disciplines spécialisées. Sous-disciplines spécialisées, tel qu'il est utilisé dans cet article, sont plus susceptibles de faire l'objet d'études supérieures ou une formation sur le tas de recherche de premier cycle. Plusieurs sous-disciplines spécialisées sont abordés dans cette section.

Mécanique

Le cercle de Mohr, un outil commun pour étudier souligne dans un Elément mécanique

La mécanique est, dans le sens le plus général, l'étude des forces et de leur effet sur la matière . Typiquement, génie mécanique est utilisé pour analyser et prédire l'accélération et la déformation (à la fois élastique et plastique) d'objets sous des forces connues (également appelés charges) ou contraintes. Sous-disciplines de la mécanique comprennent

• Statique, l'étude des corps non-déplacer sous des charges connues, comment les forces affectent organes statiques
• Dynamics (ou cinétique), l'étude de la façon dont les forces affectent corps en mouvement
• Mécanique des matériaux, l'étude de la façon dont les différents matériaux se déforment sous divers types de stress
• Mécanique des fluides , l'étude de la façon dont les fluides réagissent à des forces
• Cinématique , l'étude du mouvement des corps (objets) et des systèmes (groupes d'objets), tout en ignorant les forces qui causent le mouvement. La cinématique est souvent utilisé dans la conception et l'analyse de mécanismes.
• Mécanique des milieux continus, un procédé de mécanique appliquant qui suppose que les objets sont continues (plutôt que discret)

Les ingénieurs en mécanique utilisent généralement la mécanique dans la conception ou analyse phases de l'ingénierie. Si le projet d'ingénierie était la conception d'un véhicule, la statique pourraient être utilisées pour concevoir le châssis du véhicule, afin d'évaluer où les contraintes seront plus intense. Dynamics peuvent être utilisés lors de la conception du moteur de la voiture, afin d'évaluer les forces de la pistons et des cames que les cycles du moteur. Mécanique des matériaux pourraient être utilisés pour choisir des matériaux appropriés pour le cadre et le moteur. Mécanique des fluides peuvent être utilisés pour concevoir un système de ventilation pour le véhicule (voir HVAC), ou pour concevoir le le système d'admission pour le moteur.

Mécatronique et robotique

Formation FMS avec le robot apprentissage SCORBOT-ER 4u, atelier CNC Mill et Tour CNC

La mécatronique est une branche interdisciplinaire de l'ingénierie mécanique, génie électrique et génie logiciel qui est concerné par l'intégration de l'ingénierie électrique et mécanique pour créer des systèmes hybrides. De cette manière, les machines peuvent être automatisées par l'utilisation de des moteurs électriques, servo-mécanismes, et d'autres systèmes électriques en conjonction avec un logiciel spécial. Un exemple courant d'un système mécatronique est un lecteur de CD-ROM. Systèmes mécaniques ouvrir et fermer le lecteur, le CD tourner et déplacer le laser, tandis qu'un système optique lit les données sur le CD et le convertit en bits. Le logiciel intégré contrôle le processus et communique le contenu du CD à l'ordinateur.

La robotique est l'application de la mécatronique pour créer des robots, qui sont souvent utilisés dans l'industrie pour effectuer des tâches qui sont dangereux, désagréables, ou répétitif. Ces robots peuvent être de toute forme et taille, mais tous sont préprogrammés et d'interagir physiquement avec le monde. Pour créer un robot, un ingénieur emploie généralement cinématique (pour déterminer l'amplitude des mouvements du robot) et de la mécanique (pour déterminer les contraintes dans le robot).

Les robots sont largement utilisés dans ingénieur industriel. Ils permettent aux entreprises d'économiser de l'argent sur le travail, effectuer des tâches qui sont soit trop dangereux ou trop précis pour l'homme de les effectuer sur le plan économique, et à assurer une meilleure qualité. Beaucoup d'entreprises emploient lignes d'assemblage de robots, en particulier dans les industries automobile et certaines usines sont tellement robotisées qu'ils peuvent courir par eux-mêmes. Extérieur de l'usine, les robots ont été utilisés dans la neutralisation des bombes, l'exploration spatiale , et de nombreux autres domaines. Les robots sont également vendus pour diverses applications résidentielles, de loisirs pour les applications domestiques.

L'analyse structurale

L'analyse structurale est la branche de la construction mécanique (et aussi le génie civil) consacrée à l'examen pourquoi et comment les objets échouent et de fixer les objets et leur performance. Les défaillances structurelles se produisent dans deux modes généraux: échec statique, et l'échec de la fatigue défaillance structurale statique se produit lorsque, après avoir été chargé (ayant une force appliquée) l'objet en cours d'analyse se brise ou se déforme. plastiquement, selon le critère de l'échec échec. La fatigue se produit lorsqu'un objet échoue après un certain nombre de cycles répétés de chargement et de déchargement. La rupture en fatigue se produit parce que des imperfections dans l'objet: une fissure microscopique sur la surface de l'objet, par exemple, va croître légèrement à chaque cycle (propagation) jusqu'à ce que la fissure est suffisamment grande pour causer échec final.

Le défaut ne est pas simplement défini comme quand une partie pauses, cependant; elle est définie comme une partie où ne fonctionne pas comme il devrait. Certains systèmes, tels que les sections supérieures perforées de certains sacs de plastique, sont conçus pour briser. Si ces systèmes ne se cassent pas, analyse de défaillance pourrait être utilisée pour déterminer la cause.

L'analyse structurale est souvent utilisé par les ingénieurs mécaniques après une panne se est produite, ou lors de la conception pour prévenir l'échec. Les ingénieurs utilisent souvent des documents et des livres en ligne tels que ceux publiés par l'ASM pour les aider à déterminer le type de panne et les causes possibles.

L'analyse structurale peut être utilisé dans le bureau lors de la conception des pièces, dans le domaine d'analyser les pièces défectueuses, ou dans les laboratoires où des parties risque de subir contrôlées essais de défaillance.

Thermodynamique et thermo-sciences

Thermodynamique est une science appliquée utilisé dans plusieurs branches de l'ingénierie, y compris mécanique et ingénieur chimiste. À son plus simple, la thermodynamique est l'étude de l'énergie, son utilisation et la transformation à travers un système. En règle générale, la thermodynamique de l'ingénierie est préoccupé par l'évolution de l'énergie d'une forme à une autre. A titre d'exemple, les moteurs automobiles convertissent l'énergie chimique ( enthalpie ) à partir du combustible en chaleur, puis en travail mécanique qui transforme éventuellement les roues.

principes de thermodynamique sont utilisés par les ingénieurs mécaniques dans les domaines de transfert de chaleur, Thermofluide, et conversion d'énergie. Les ingénieurs en mécanique utilisent thermo-science pour concevoir moteurs et centrales électriques, chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), échangeurs de chaleur, dissipateurs de chaleur, radiateurs, réfrigération, isolation, et d'autres.

Conception et rédaction

Un modèle CAO d'un à double garniture mécanique

Rédaction ou dessin technique est le moyen par lequel les ingénieurs mécaniques produits de conception et créer des instructions pour la fabrication des pièces. Un dessin technique peut être un schéma modèle informatique ou dessinés à la main montrant toutes les dimensions nécessaires pour fabriquer une pièce, ainsi que des notes d'assemblage, une liste des matériaux nécessaires, et autres informations pertinentes. Un ingénieur en mécanique-Unis ou travailleur qualifié qui crée des dessins techniques peuvent être désignés comme un rédacteur ou dessinateur. De rédaction a toujours été un processus en deux dimensions, mais conception (CAO) programmes assistée par ordinateur permettent maintenant au concepteur de créer en trois dimensions.

Instructions de fabrication d'une pièce doivent être introduits dans le mécanisme nécessaire, manuellement, par l'intermédiaire des instructions programmées, ou par l'utilisation d'un fabrication assistée par ordinateur (FAO) ou combiné programme CAD / CAM. En option, un ingénieur peut également fabriquer manuellement une partie en utilisant les dessins techniques, mais ce est de devenir une rareté croissante, avec l'avènement de commande numérique par ordinateur (CNC) de fabrication. Ingénieurs principalement fabriquent manuellement des parties dans les domaines de l'appliqué pulvériser les revêtements, les finitions, et d'autres processus qui ne peuvent économiquement et pratiquement être fait par une machine.

Rédaction est utilisé dans presque tous les sous-discipline de l'ingénierie mécanique, et par de nombreuses autres branches de l'ingénierie et de l'architecture. Trois dimensions des modèles créés à l'aide des logiciels de CAO sont également couramment utilisés dans analyse par éléments finis (FEA) et dynamique des fluides computationnelle (CFD).

Frontières de la recherche

Les ingénieurs en mécanique sont constamment repousser les limites de ce qui est physiquement possible afin de produire des machines et des systèmes mécaniques plus sûr, moins cher et plus efficace. Certaines technologies à la fine pointe de la mécanique sont énumérés ci-dessous (voir aussi génie exploratoire).

Systèmes électro-mécaniques (MEMS) Micro

Composants mécaniques micrométriques tels que des ressorts, des engrenages, fluide et les dispositifs de transfert de chaleur sont fabriqués à partir d'une variété de matériaux de substrat tels que le silicium, le verre et les polymères tels que SU8. Des exemples de composants MEMS sont les accéléromètres qui sont utilisés comme capteurs d'airbags de voiture, les téléphones cellulaires modernes, des gyroscopes pour un positionnement précis et dispositifs microfluidiques utilisés dans des applications biomédicales.

Soudage par friction malaxage (FSW)

Le soudage par friction, un nouveau type de soudage , a été découvert en 1991 par The Welding Institute (TWI). L'état d'équilibre (non-fusion) technique de soudage innovante rejoint matériaux précédemment non-soudables, dont plusieurs en aluminium alliages. Il joue un rôle important dans la construction future d'avions, en remplacement potentiellement rivets. Les utilisations actuelles de cette technologie à ce jour comprennent souder les coutures de la principale navette spatiale réservoir externe d'aluminium, l'article de test Orion Crew Vehicle, Boeing Delta II et IV Launch Vehicles Consommables Delta et l'SpaceX Falcon 1 fusée, blindage pour les navires d'assaut amphibies, et souder les ailes et les panneaux de fuselage de la nouvelle Eclipse 500 avions d'Eclipse Aviation parmi une piscine de plus en plus croissante des utilisations.

Composites

Tissu composite constitué de fibres de carbone tissé

Ou des matériaux composites Les composites sont une combinaison de matériaux qui fournissent des caractéristiques physiques différentes de matériau soit séparément. La recherche de matériau composite au sein de génie mécanique se concentre généralement sur la conception (et, par la suite, trouver des applications pour) des matériaux plus solides rigides ou plus tout en essayant de réduire le poids, la sensibilité à la corrosion, et d'autres facteurs indésirables. fibre de carbone composites renforcés, par exemple, ont été utilisés dans des applications aussi diverses que des tiges d'engins spatiaux et de la pêche.

Mécatronique

La mécatronique est la combinaison synergique de l'ingénierie mécanique, Génie électronique et génie logiciel. Le but de ce domaine d'ingénierie interdisciplinaire est l'étude de l'automatisation d'un point de vue technique et sert des fins de contrôle des systèmes hybrides avancés.

Nanotechnologie

Aux petites échelles, génie mécanique devient nanotechnologie -un objectif spéculative est de créer un assembleur moléculaire pour construire des molécules et de matériaux par mécanosynthèse. Pour l'instant cet objectif reste à l'intérieur génie exploratoire. Les domaines de recherche en cours de génie mécanique en nanotechnologie comprennent nanofiltres, nanofilms et nanostructures, entre autres.

Analyse par éléments finis

Ce champ ne est pas nouvelle, comme la base de Finite Element Analysis (FEA) ou Finite Element Method (FEM) remonte à 1941. Mais l'évolution des ordinateurs a fait FEA FÉM une option / viable pour l'analyse des problèmes structurels. Beaucoup de codes commerciaux tels que ANSYS, Nastran et ABAQUS sont largement utilisés dans l'industrie pour la recherche et la conception de composants. Calculix est une source ouverte et programme libre des éléments finis. Certains logiciels de modélisation et de CAO 3D ont ajouté des modules de FEA.

D'autres techniques telles que la méthode finie de différence (FDM) et méthode des volumes finis (FVM) sont utilisés pour résoudre les problèmes liés transfert de chaleur et de masse, écoulements de fluides, interaction fluide de surface, etc.

Biomécanique

La biomécanique est l'application des principes mécaniques aux systèmes biologiques, tels que les humains , animaux , plantes , les organes et les cellules .

Biomécanique est étroitement liée à l'ingénierie , car il utilise souvent sciences de l'ingénieur traditionnels pour analyser les systèmes biologiques. Certaines applications simples de la mécanique newtonienne et / ou sciences des matériaux peuvent fournir des approximations correctes pour les mécaniciens de nombreux systèmes biologiques.

Dynamique des fluides computationnelle

Dynamique des fluides computationnelle, généralement abrégé en CFD, est une branche de la mécanique des fluides qui utilise des méthodes et des algorithmes numériques pour résoudre et analyser les problèmes qui impliquent écoulements de fluides. Les ordinateurs sont utilisés pour effectuer les calculs nécessaires pour simuler l'interaction de liquides et de gaz avec des surfaces définies par des conditions aux limites. Avec supercalculateurs à haute vitesse, de meilleures solutions peuvent être atteints. En cours logiciel rendements de recherche qui améliore la précision et la vitesse de scénarios de simulation complexes tels que les flux transsonique ou turbulents. La validation initiale d'un tel logiciel est effectuée en utilisant un tunnel de vent avec la validation finale venir dans les essais à grande échelle, par exemple, des essais en vol.

Domaines connexes

Techniques de fabrication et Génie aérospatial sont parfois regroupées avec l'ingénierie mécanique. Un diplôme de baccalauréat dans ces domaines aura typiquement une différence de quelques classes spécialisées.