[RB@Blog_Title]

مکانیک کوانتومی

مکانیک کوانتوم  انجام پروژه دانشجویی  یک نظریه اساسی در فیزیک است که توصیف خصوصیات فیزیکی طبیعت را در مقیاس اتم ها و ذرات زیر اتمی ارائه می دهد. این پایه و اساس کلیه فیزیک کوانتوم از جمله شیمی کوانتوم ، نظریه میدان کوانتوم ، فناوری کوانتوم و علوم اطلاعات کوانتومی است.

فیزیک کلاسیک ، توصیف فیزیکی است که قبل از تئوری نسبیت و مکانیک کوانتوم وجود داشته است ، بسیاری از جنبه های طبیعت را در مقیاس معمولی (ماکروسکوپی) توصیف می کند ، در حالی که مکانیک کوانتوم جنبه های طبیعت را در مقیاس های کوچک (اتمی و زیر اتمی) توضیح می دهد ، مکانیک کلاسیک کافی نیست. اکثر نظریه های فیزیک کلاسیک را می توان از مکانیک کوانتوم به عنوان تقریب معتبر در مقیاس بزرگ (کلان) دریافت کرد.

مکانیک کوانتوم از نظر فیزیک کلاسیک از نظر انرژی ، حرکت ، حرکت زاویه ای و سایر مقادیر یک سیستم محدود شده به مقادیر گسسته محدود می شود (کوانتیزاسیون) ، اشیا characteristics دارای ویژگی های ذرات و امواج هستند (دوگانگی موج ذرات) ، و محدودیت هایی وجود دارد اینکه چگونه یک مقدار فیزیکی قبل از اندازه گیری با توجه به مجموعه کاملی از شرایط اولیه (اصل عدم قطعیت) چگونه می تواند با دقت پیش بینی شود.

مکانیک کوانتوم به تدریج از تئوری ها برای توضیح مشاهداتی که با فیزیک کلاسیک سازگار نیستند ، مانند راه حل ماکس پلانک در سال 1900 برای مسئله تابش جسم سیاه ، و مطابقت بین انرژی و فرکانس در مقاله آلبرت انیشتین در سال 1905 که اثر فوتوالکتریک را توضیح می دهد ، بوجود آمد. . این تلاش های اولیه برای درک پدیده های میکروسکوپی ، که اکنون به عنوان "نظریه قدیمی کوانتوم" شناخته می شود ، منجر به توسعه کامل مکانیک کوانتوم در اواسط دهه 1920 توسط نیلز بور ، اروین شرودینگر ، ورنر هایزنبرگ ، ماکس بورن و دیگران شد. نظریه مدرن در فرمالیسم های مختلف ریاضی به ویژه توسعه یافته فرموله شده است. در یکی از آنها ، یک نهاد ریاضی به نام تابع موج ، اطلاعاتی را به صورت دامنه احتمال ، در مورد اندازه گیری انرژی ، حرکت و سایر خصوصیات فیزیکی ذره فراهم می کند.

تاریخ
بشر در طول تاریخ از خاک به عنوان ماده ای برای کنترل سیل ، اهداف آبیاری ، محل دفن ، پایه های ساختمان و به عنوان مصالح ساختمانی برای ساختمان ها استفاده می کرده است. اولین فعالیت ها مربوط به آبیاری و کنترل سیل بود ( انجام پروژه مکانیک )، همانطور که توسط آثار دایک ها ، سدها و کانال های مربوط به حداقل 2000 سال قبل از میلاد مسیح نشان داده شده است که در مصر باستان ، بین النهرین باستان و هلال بارور و همچنین در اطراف سکونتگاه های اولیه موهنجو دارو و هاراپا در دره سند. با گسترش شهرها ، سازه هایی با پشتیبانی بنیادهای رسمی ساخته شد. یونانیان باستان به طور مشخص پایه های پد و پایه های نواری و قایق را می ساختند. با این حال ، تا قرن هجدهم ، هیچ مبنای نظری برای طراحی خاک ایجاد نشده بود و این رشته با تکیه بر تجربیات گذشته بیشتر یک هنر بود تا یک علم.

چندین مشکل مهندسی مربوط به بنیاد ، مانند برج پیزا ، دانشمندان را بر آن داشت تا رویکردی علمی تر را برای بررسی سطح زیرین آغاز کنند. اولین پیشرفت در توسعه تئوری های فشار زمین برای ساخت دیواره های نگهدارنده اتفاق افتاد. هنری گوتیه ، مهندس سلطنتی فرانسه ، "شیب طبیعی" خاکهای مختلف را در سال 1717 تشخیص داد ، ایده ای که بعدا به عنوان زاویه آرامش خاک شناخته شد. همچنین یک سیستم طبقه بندی ابتدایی خاک بر اساس وزن واحد مواد ایجاد شد که دیگر به عنوان شاخص خوبی از نوع خاک محسوب نمی شود.

کاربرد اصول مکانیک در خاک از اوایل سال 1773 هنگامی که چارلز کولنب (فیزیکدان ، مهندس و ناخدای ارتش) روشهای بهتری را برای تعیین فشار زمین علیه باروهای نظامی تهیه کرد ، ثبت شد. کولنب مشاهده کرد که در صورت خرابی ، یک صفحه لغزش مشخص در پشت دیواره نگهدارنده کشویی تشکیل می شود و او پیشنهاد کرد که حداکثر تنش برشی در صفحه لغزش ، برای اهداف طراحی ، مجموع انسجام خاک باشد ، یعنی تنش طبیعی روی لغزش صفحه است و زاویه اصطکاک خاک است. با تلفیق نظریه کولن با حالت استرس 2 بعدی کریستین اوتو مور ، این نظریه به نظریه مور-کولن معروف شد. اگرچه اکنون تشخیص داده شده است که تعیین دقیق انسجام غیرممکن است زیرا خاصیت اساسی خاک نیست ، اما امروزه نظریه Mohr-Coulomb همچنان مورد استفاده قرار می گیرد.

در قرن نوزدهم هنری دارسی آنچه را که امروزه تحت عنوان قانون دارسی شناخته می شود و جریان مایعات را در محیط متخلخل توصیف می کند ، توسعه داد. جوزف بوسینسق (یک ریاضیدان و فیزیکدان) نظریه های توزیع تنش در مواد جامد الاستیک را ایجاد کرد که برای تخمین تنش ها در عمق زمین مفید بود. ویلیام رانکین ، مهندس و فیزیکدان ، جایگزینی برای تئوری فشار زمین کولنب ایجاد کرد. آلبرت آتتربرگ شاخصهای سازگاری رس را که امروزه نیز برای طبقه بندی خاک استفاده می شود ، ایجاد کرد. آزبورن رینولدز در سال 1885 تشخیص داد که برش باعث اتساع حجم متراکم و انقباض مواد دانه ای سست می شود.

گفته می شود مهندسی مدرن ژئوتکنیک در سال 1925 با انتشار Erdbaumechanik توسط کارل ترزاقی (مهندس مکانیک و زمین شناس) آغاز شده است. از نظر بسیاری پدر به عنوان مکانیک مدرن خاک و مهندسی ژئوتکنیک شناخته می شود ، ترزاقی اصل تنش م developedثر را ایجاد کرد و نشان داد که مقاومت برشی خاک توسط تنش مثر کنترل می شود. Terzaghi همچنین چارچوبی را برای نظریه های ظرفیت تحمل پایه ها و نظریه پیش بینی میزان نشست لایه های رس به دلیل تلفیق ایجاد کرد. پس از آن ، موریس بیوت تئوری تلفیق خاک سه بعدی را به طور کامل توسعه داد ، مدل یک بعدی را گسترش داد قبلاً توسط ترزاقی برای فرضیه های کلی تر و معرفی مجموعه معادلات اساسی ضدانطبخشی توسعه یافته است. الک اسکامپتون در کار خود در سال 1960 ، یک بررسی گسترده از فرمولاسیون های موجود و داده های تجربی در مورد تنش موثر معتبر در خاک ، بتن و سنگ را انجام داده است ، به منظور رد برخی از این عبارات ، و همچنین روشن کردن چه عبارتی مناسب طبق چندین فرضیه کار ، مانند فشار تنش یا رفتار مقاومت ، محیط اشباع یا غیر اشباع ، رفتار سنگ / بتن یا خاک و غیره. در کتاب 1948 خود ، دونالد تیلور تشخیص داد که به هم پیوستن و گشاد شدن ذرات بسته بندی شده متراکم در اوج مقاومت از یک خاک روابط متقابل بین رفتار تغییر حجم (اتساع ، انقباض و تحکیم) و رفتار برشی همه از طریق تئوری انعطاف پذیری با استفاده از مکانیک خاک بحرانی توسط Roscoe ، Schofield و Wroth با انتشار "در مورد عملکرد خاک" در سال 1958 متصل شد مکانیک خاک بحرانی پایه و اساس بسیاری از مدلهای سازنده پیشرفته معاصر است که رفتار خاک را توصیف می کنند.

بیومکانیک

بیومکانیک کاربرد اصول مکانیکی در سیستم های بیولوژیکی ، مانند انسان ، حیوانات ، گیاهان ، اندام ها و سلول ها است. بیومکانیک همچنین به ایجاد اندام مصنوعی و اندام مصنوعی برای انسان کمک می کند. بیومکانیک ارتباط تنگاتنگی با مهندسی دارد ، زیرا اغلب از علوم مهندسی سنتی برای تجزیه و تحلیل سیستم های بیولوژیکی استفاده می کند. برخی از کاربردهای ساده مکانیک نیوتنی و / یا علوم مواد می توانند تقریب صحیح انجام پروژه مکانیک بسیاری از سیستم های بیولوژیکی را فراهم کنند.

در دهه گذشته ، مهندسی معکوس مواد موجود در طبیعت مانند مواد استخوانی بودجه ای را در دانشگاه کسب کرده است. ساختار ماده استخوانی برای هدف خود از تحمل مقدار زیادی فشار فشاری در واحد وزن بهینه شده است. هدف جایگزینی فولاد خام با مواد زیستی برای طراحی سازه است.

در طی دهه گذشته روش المان محدود (FEM) نیز با برجسته سازی جنبه های مهندسی بیشتر بیومکانیک ، وارد بخش زیست پزشکی شده است. از آن زمان FEM خود را به عنوان جایگزینی برای ارزیابی in vivo جراحی تثبیت کرد و مورد استقبال گسترده دانشگاهیان قرار گرفت. مزیت اصلی بیومکانیک محاسباتی در توانایی آن در تعیین پاسخ آناتومیک آنتومی ، بدون اعمال محدودیت های اخلاقی است. این باعث شده است مدل سازی FE در همه زمینه ها در چندین زمینه بیومکانیک همه گیر شود ، در حالی که چندین پروژه حتی تصویب کرده اند یک فلسفه منبع باز (به عنوان مثال BioSpine).

دینامیک سیالات محاسباتی
مقاله اصلی: دینامیک سیالات محاسباتی
دینامیک سیالات محاسباتی ، که معمولاً به اختصار CFD شناخته می شود ، شاخه ای از مکانیک سیالات است که از روش های عددی و الگوریتم ها برای حل و تجزیه و تحلیل مسائلی که شامل جریان سیالات هستند ، استفاده می کند. از رایانه ها برای انجام محاسبات مورد نیاز برای شبیه سازی برهم کنش مایعات و گازها با سطوح تعریف شده توسط شرایط مرزی استفاده می شود. با ابر رایانه های پرسرعت می توان به راه حل های بهتری دست یافت. تحقیقات در حال انجام نرم افزاری است که دقت و سرعت سناریوهای پیچیده شبیه سازی مانند جریان های متلاطم را بهبود می بخشد. اعتبار سنجی اولیه این نرم افزارها با استفاده از تونل باد انجام می شود و اعتبار نهایی در تست های کامل انجام می شود ، به عنوان مثال تست پرواز.

مهندسی صوتی
مقاله اصلی: مهندسی صوتی
مهندسی صوتی یکی از زیرشاخه های دیگر مهندسی مکانیک است و کاربرد صوت است. مهندسی صوتی مطالعه صدا و ارتعاش است. این مهندسان به طور م effectivelyثر برای کاهش آلودگی صوتی در دستگاه های مکانیکی و ساختمان ها از طریق عایق صدا یا حذف منابع سر و صدای ناخواسته کار می کنند. مطالعه آکوستیک می تواند از طراحی سمعک کارآمدتر ، میکروفون ، هدفون یا استودیوی ضبط تا افزایش کیفیت صدای سالن ارکستر باشد. مهندسی صوتی همچنین با لرزش سیستم های مختلف مکانیکی سروکار دارد.

زمینه های مرتبط
مهندسی ساخت ، مهندسی هوافضا و مهندسی اتومبیل در بعضی مواقع با مهندسی مکانیک دسته بندی می شوند. مدرک لیسانس در این مناطق به طور معمول تفاوت در چند کلاس تخصصی خواهد داشت.

زمینه های تحقیق
مهندسان مکانیک به منظور تولید ماشین آلات و سیستم های مکانیکی ایمن تر ، ارزان تر و کارآمدتر ، دائماً مرزهای ممکن را از نظر فیزیکی امکان پذیر می کنند. برخی از فن آوری های پیشرفته مهندسی مکانیک در زیر ذکر شده است (همچنین به مهندسی اکتشاف نیز مراجعه کنید).

سیستم های میکرو الکترو مکانیکی (MEMS)
اجزای مکانیکی در مقیاس میکرون مانند فنرها ، چرخ دنده ها ، سیالات و دستگاه های انتقال حرارت از انواع مواد بستر مانند سیلیکون ، شیشه و پلیمرها مانند SU8 ساخته می شوند. نمونه هایی از اجزای MEMS شتاب سنجهایی است که به عنوان سنسور کیسه هوا اتومبیل ، تلفن های همراه مدرن ، ژیروسکوپ برای موقعیت دقیق و دستگاه های میکروسیالی که در کاربردهای پزشکی استفاده می شوند ، استفاده می شود.

جوشکاری اصطکاکی (FSW)
مقاله اصلی: جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری اصطکاکی با هم زدن ، نوع جدیدی از جوشکاری ، در سال 1991 توسط موسسه جوشکاری (TWI) کشف شد. روش ابتکاری جوشکاری حالت پایدار (غیر همجوشی) به موادی که قبلاً قابل جوشکاری نشده اند ، از جمله چندین آلیاژ آلومینیوم ، می پیوندد. این نقش مهمی در ساخت هواپیماها در آینده بازی می کند و بالقوه جایگزین پرچ ها می شود. کاربردهای فعلی این فناوری تا به امروز شامل جوشکاری درزهای مخزن اصلی آلومینیومی اصلی شاتل فضایی ، وسیله نقلیه خدمه Orion ، وسایل پرتاب قابل حمل Boeing Delta II و Delta IV و موشک SpaceX Falcon 1 ، آبکاری زرهی برای کشتی های حمله ای دوزیست و جوشکاری قطعات بال ها و پانل های بدنه هواپیمای جدید Eclipse 500 از Eclipse Aviation در میان مجموعه های کاربردی که به طور فزاینده ای رشد می کند.

کامپوزیت ها

پارچه کامپوزیتی متشکل از الیاف کربن بافته شده
مقاله اصلی: مواد مرکب
کامپوزیت ها یا مواد کامپوزیتی ترکیبی از مواد هستند که خصوصیات فیزیکی متفاوتی از هر دو ماده به طور جداگانه ارائه می دهند. تحقیقات مواد کامپوزیت در مهندسی مکانیک معمولاً بر روی طراحی (و متعاقباً یافتن برنامه های کاربردی برای) مواد محکم یا سفت و سخت در حالی که تلاش برای کاهش وزن ، حساسیت به خوردگی و سایر عوامل نامطلوب است ، متمرکز است. به عنوان مثال از کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن در کاربردهای متنوعی مانند فضاپیماها و میله های ماهیگیری استفاده شده است.

مکاترونیک
مکاترونیک ترکیبی هم افزا از مهندسی مکانیک ، مهندسی الکترونیک و مهندسی نرم افزار است. رشته مکاترونیک به عنوان راهی برای ترکیب اصول مکانیک و مهندسی برق آغاز شد. مفاهیم مکاترونیک در اکثر سیستم های الکترومکانیکی استفاده می شود. سنسورهای الکترو مکانیکی معمولی مورد استفاده در مکاترونیک فشار سنجها ، ترموکوپل ها و مبدل های فشار هستند.

فناوری نانو
مقاله اصلی: فناوری نانو
در کوچکترین مقیاس ها ، مهندسی مکانیک به فناوری نانو تبدیل می شود - یکی از اهداف حدسی آن ایجاد یک مونتاژ کننده مولکولی برای ساختن مولکول ها و مواد از طریق مکانیوسنتز است. در حال حاضر این هدف در مهندسی اکتشاف باقی مانده است. زمینه های تحقیقات مهندسی مکانیک فعلی در فناوری نانو شامل نانو فیلترها ، نانو فیلم ها و ساختارهای نانو و سایر موارد است.

تحلیل اجزای محدود
مقاله اصلی: تحلیل اجزای محدود
تحلیل اجزای محدود ابزاری محاسباتی است که برای تخمین تنش ، فشار و انحراف اجسام جامد استفاده می شود. این از تنظیم شبکه با اندازه های تعریف شده توسط کاربر برای اندازه گیری مقادیر فیزیکی در یک گره استفاده می کند. هرچه تعداد گره ها بیشتر باشد ، دقت بالاتر نیز بیشتر می شود. این زمینه جدید نیست ، زیرا اساس تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) یا روش اجزای محدود (FEM) به سال 1941 برمی گردد. اما تکامل رایانه ها FEA / FEM را به گزینه ای مناسب برای تجزیه و تحلیل مشکلات ساختاری تبدیل کرده است. بسیاری از کدهای تجاری مانند NASTRAN ، ANSYS و ABAQUS به طور گسترده ای در صنعت برای تحقیق و طراحی قطعات استفاده می شوند. برخی از بسته های نرم افزاری مدل سازی 3D و CAD ماژول های FEA را اضافه کرده اند. در چند وقت اخیر ، سیستم عامل های شبیه سازی ابر مانند SimScale در حال رایج شدن هستند.

تکنیک های دیگری مانند روش اختلاف محدود (FDM) و روش حجم محدود (FVM) برای حل مشکلات مربوط به انتقال گرما و جرم ، جریان سیال ، اثر متقابل سطح سیال و غیره استفاده می شود.

ابزار مدرن

بسیاری از شرکتهای  انجام پروژه های مهندسی مکانیک ، خصوصاً در کشورهای صنعتی ، برنامه های مهندسی با کمک رایانه (CAE) را در فرآیندهای طراحی و تجزیه و تحلیل موجود خود ، از جمله مدل جامد 2D و 3D با کمک کامپیوتر (CAD) آغاز کرده اند. این روش دارای مزایای بسیاری است ، از جمله تجسم آسان تر و دقیق تر محصولات ، توانایی ایجاد مجموعه های مجازی قطعات و سهولت استفاده در طراحی رابط ها و تحمل های جفت شدن.

سایر برنامه های CAE که معمولاً توسط مهندسان مکانیک استفاده می شود شامل ابزارهای مدیریت چرخه عمر محصول (PLM) و ابزارهای تجزیه و تحلیل است که برای انجام شبیه سازی های پیچیده استفاده می شود. برای پیش بینی پاسخ محصول به بارهای مورد انتظار ، از جمله عمر خستگی و قابلیت تولید ، ممکن است از ابزارهای آنالیز استفاده شود. این ابزارها شامل تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) ، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و ساخت با کمک رایانه (CAM) است.

با استفاده از برنامه های CAE ، یک تیم طراحی مکانیکی می تواند به سرعت و با کمترین هزینه روند تولید را برای تولید محصولی مناسب تر ، هزینه ، عملکرد و سایر محدودیت ها تکرار کند. قبل از اتمام طراحی ، هیچ نمونه اولیه فیزیکی ایجاد نمی شود و به جای چند مورد ، صدها یا هزاران طرح ارزیابی می شود. علاوه بر این ، برنامه های تجزیه و تحلیل CAE می توانند پدیده های فیزیکی پیچیده ای را که با دست قابل حل نیستند ، مانند خاصیت الاستیسیته ، تماس پیچیده بین قطعات جفت شدن یا جریان های غیر نیوتنی ، مدل کنند.

همانطور که مهندسی مکانیک شروع به ادغام با سایر رشته ها می کند ، همانطور که در مکاترونیک دیده می شود ، بهینه سازی طراحی چند رشته ای (MDO) با سایر برنامه های CAE برای اتوماسیون و بهبود روند طراحی تکراری در حال استفاده است. ابزارهای MDO به دور فرآیندهای CAE موجود می پیچند و به شما امکان می دهند ارزیابی محصول حتی پس از آنکه تحلیلگر روزانه به خانه می رود ادامه یابد. آنها همچنین از الگوریتم های بهینه سازی پیشرفته برای کاوش هوشمندانه تر در طراحی های ممکن استفاده می کنند ، و اغلب راه حل های نوآورانه بهتر برای مشکلات طراحی چند رشته ای دشوار پیدا می کنند

زیرشاخه ها
رشته مهندسی مکانیک را می توان مجموعه ای از بسیاری از رشته های علوم مهندسی مکانیک دانست. چندین مورد از این رشته های فرعی که به طور معمول در سطح کارشناسی تدریس می شوند ، در زیر ذکر شده است ، با یک توضیح مختصر و رایج ترین کاربرد هر یک. برخی از این زیرشاخه ها منحصر به مهندسی مکانیک است و برخی دیگر ترکیبی از مهندسی مکانیک و یک یا چند رشته دیگر است. بیشتر کارهایی که مهندس مکانیک انجام می دهد از مهارت ها و تکنیک های بسیاری از این زیرشاخه ها و همچنین زیرشاخه های تخصصی استفاده می کند. رشته های فرعی تخصصی ، همانطور که در این مقاله استفاده می شود ، بیشتر از تحقیقات در مقطع کارشناسی ، موضوع تحصیلات تکمیلی یا آموزش ضمن کار است. چندین زیرشاخه تخصصی در این بخش مورد بحث قرار گرفته است.

مکانیک ویرایش

دایره مohهر ، ابزاری معمول برای بررسی تنش ها در یک عنصر مکانیکی
مقاله اصلی: مکانیک
مکانیک ، به معنای کلی آن ، بررسی نیروها و تأثیر آنها بر ماده است. به طور معمول ، مکانیک مهندسی برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی شتاب و تغییر شکل (هم الاستیک و هم پلاستیک) اجسام تحت نیروهای شناخته شده (بار نیز نامیده می شود) یا تنش ها استفاده می شود. زیرشاخه های مکانیک شامل

استاتیک ، مطالعه اجسام غیر متحرک تحت بارهای شناخته شده ، نحوه تأثیر نیروها بر اجسام ایستا
پویایی مطالعه چگونگی تأثیر نیروها بر اجسام متحرک. دینامیک شامل حرکت شناسی (در مورد حرکت ، سرعت و شتاب) و سینتیک (در مورد نیروها و شتابهای ناشی از آن) است.
مکانیک مواد ، مطالعه نحوه تغییر شکل مواد مختلف تحت تنش های مختلف
مکانیک سیالات ، مطالعه نحوه واکنش مایعات به نیروها 
Kinematics ، مطالعه حرکت بدن (اجسام) و سیستم ها (گروه های اجسام) است ، در حالی که نیروهای ایجاد کننده حرکت را نادیده می گیرد. از سینماتیک اغلب در طراحی و تحلیل مکانیزم ها استفاده می شود.
مکانیک پیوسته ، روشی برای استفاده از مکانیک که فرض می کند اشیا continuous مداوم هستند (و نه مجزا)
مهندسان مکانیک معمولاً از مراحل مکانیکی در مراحل طراحی یا تحلیل مهندسی استفاده می کنند. اگر پروژه مهندسی طراحی یک وسیله نقلیه باشد ، ممکن است از استاتیک برای طراحی قاب خودرو استفاده شود تا ارزیابی شود که تنش ها در چه مواردی شدیدتر است. ممکن است در هنگام طراحی موتور خودرو ، از دینامیک برای ارزیابی نیروهای موجود در پیستون و بادامک به عنوان چرخه موتور استفاده شود. برای انتخاب مواد مناسب برای قاب و موتور ممکن است از مکانیک مواد استفاده شود. مکانیک سیالات ممکن است برای طراحی سیستم تهویه خودرو (به HVAC مراجعه کنید) ، یا برای طراحی سیستم مکش موتور استفاده شود.

مکاترونیک و رباتیک 
 
آموزش FMS با یادگیری ربات SCORBOT-ER 4u ، میز کار CNC Mill و CNC Lathe
مقالات اصلی: مکاترونیک و رباتیک
مکاترونیک ترکیبی از مکانیک و الکترونیک است. این یک شاخه بین رشته ای از مهندسی مکانیک ، مهندسی برق و مهندسی نرم افزار است که مربوط به یکپارچه سازی مهندسی برق و مکانیک برای ایجاد سیستم های ترکیبی است. به این ترتیب می توان ماشین ها را از طریق استفاده از موتورهای الکتریکی ، مکانیسم های سروو و سایر سیستم های الکتریکی همراه با نرم افزارهای خاص خودکار کرد. نمونه متداول سیستم مکاترونیک ، درایو CD-ROM است. سیستم های مکانیکی درایو را باز و بسته می کنند ، CD را می چرخانند و لیزر را حرکت می دهند ، در حالی که یک سیستم نوری داده های CD را می خواند و آنها را به بیت تبدیل می کند. نرم افزار مجتمع فرآیند را کنترل کرده و محتویات CD را به کامپیوتر منتقل می کند.

رباتیک کاربرد مکاترونیک برای ایجاد ربات هایی است که اغلب در صنعت برای انجام کارهای خطرناک ، ناخوشایند یا تکراری استفاده می شوند. این روبات ها ممکن است به هر شکل و اندازه ای باشند ، اما همه از قبل برنامه ریزی شده اند و از نظر جسمی با جهان تعامل دارند. برای ایجاد یک ربات ، یک مهندس به طور معمول از حرکت شناسی (برای تعیین دامنه حرکت ربات) و مکانیک (برای تعیین تنش های درون ربات) استفاده می کند.

از ربات ها در مهندسی صنایع بسیار استفاده می شود. آنها به مشاغل اجازه می دهند تا در کار خود صرفه جویی کنند ، وظایفی را انجام می دهند که برای انجام آنها از نظر اقتصادی برای انسان بسیار خطرناک یا دقیق است و کیفیت بهتر را تضمین می کنند. بسیاری از شرکت ها از خطوط مونتاژ ربات استفاده می کنند ، به ویژه در صنایع خودروسازی و برخی از کارخانه ها آنقدر ربات سازی شده اند که می توانند توسط خودشان اداره شوند. در خارج از کارخانه ، ربات ها در زمینه دفع بمب ، اکتشافات فضایی و بسیاری از زمینه ها استفاده شده اند. همچنین ربات ها برای کاربردهای مختلف مسکونی ، از برنامه های تفریحی گرفته تا برنامه های داخلی ، به فروش می رسند.

تحلیل ساختاری ویرایش
مقالات اصلی: تحلیل ساختاری و تحلیل شکست
تحلیل سازه شاخه ای از مهندسی مکانیک (و همچنین مهندسی عمران) است که به بررسی دلیل و چگونگی خرابی اشیا objects و رفع اشیا and و عملکرد آنها اختصاص یافته است. خرابی های ساختاری در دو حالت کلی رخ می دهد: خرابی استاتیک و خرابی. خرابی ساختاری استاتیک هنگامی رخ می دهد که هنگام بارگیری (داشتن یک برنامه نیرو)

مدرک مهندسی مکانیک در دانشگاه های مختلف در سراسر جهان ارائه می شود. برنامه های مهندسی مکانیک بسته به مکان و دانشگاه به طور معمول چهار تا پنج سال تحصیل می کنند و منجر به لیسانس مهندسی (کارشناسی ارشد یا BE) ، لیسانس علوم (کارشناسی یا کارشناسی) ، کارشناسی مهندسی علوم ( B.Sc.Eng.) ، لیسانس فناوری (B.Tech.) ، لیسانس مهندسی مکانیک (BME) یا لیسانس علوم کاربردی (BASc.) ، در مهندسی مکانیک یا با تأکید. در اسپانیا ، پرتغال و بیشتر آمریکای جنوبی ، جایی که هیچ یک از B.S و نه B.Tech. برنامه ها به تصویب رسیده اند ، نام رسمی این مدرک "مهندس مکانیک" است و دوره کار بر اساس پنج یا شش سال آموزش است. در ایتالیا دوره کار مبتنی بر پنج سال تحصیل و آموزش است ، اما برای احراز صلاحیت مهندس باید در پایان دوره امتحان دولتی را بگذرانید. در یونان ، دوره های آموزشی براساس یک برنامه درسی پنج ساله و نیاز به پایان نامه "دیپلم" است که پس از اتمام "دیپلم" به جای کارشناسی اعطا می شود. 

در ایالات متحده ، بیشتر برنامه های مهندسی مکانیک در مقطع کارشناسی توسط شورای اعتباربخشی مهندسی و فناوری (ABET) معتبر شناخته می شوند تا شرایط و استانداردهای مشابه دوره را در بین دانشگاه ها تضمین کنند. وب سایت ABET از 11 مارس 2014 302 برنامه مهندسی مکانیک معتبر را فهرست کرده است.  برنامه های مهندسی مکانیک در کانادا توسط شورای اعتباربخشی مهندسی کانادا (CEAB) معتبر شناخته می شوند ، و اکثر کشورهای دیگر که مدرک مهندسی ارائه می دهند دارای جوامع معتبر مشابه هستند.

در استرالیا ، مدرک مهندسی مکانیک به عنوان لیسانس مهندسی (مکانیک) یا نامگذاری مشابه اعطا می شود ، اگرچه تعداد تخصص های روزافزون وجود دارد. رسیدن به این مدرک چهار سال مطالعه تمام وقت طول می کشد. مهندسان استرالیا برای اطمینان از کیفیت در مقاطع مهندسی ، مدارک مهندسی اعطا شده توسط دانشگاه های استرالیا را مطابق با توافق نامه جهانی واشنگتن معتبر می دانند. قبل از اعطای مدرک ، دانشجو باید حداقل 3 ماه سابقه کار در یک شرکت مهندسی را بگذراند. سیستم های مشابه در آفریقای جنوبی نیز وجود دارند و توسط شورای مهندسی آفریقای جنوبی (ECSA) نظارت می شوند.

در هند ، برای مهندس شدن ، باید مدرک مهندسی مانند B.Tech یا BE ، دیپلم مهندسی یا با گذراندن دوره ای در تجارت مهندسی مانند نصب از م Instituteسسه آموزش صنعتی (ITI) برای دریافت داشته باشید. یک "گواهی تجارت ITI" و همچنین آزمون تجارت جهانی هند (AITT) با تجارت مهندسی که توسط شورای ملی آموزش حرفه ای (NCVT) انجام می شود و توسط آن "گواهی تجارت ملی" اعطا می شود. از یک سیستم مشابه در نپال استفاده می شود. 

برخی از مهندسان مکانیک به تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد مانند کارشناسی ارشد مهندسی ، کارشناسی ارشد فناوری ، کارشناسی ارشد علوم ، کارشناسی ارشد مدیریت مهندسی (M.Eng.Mgt. یا MEM) ، دکترای فلسفه مهندسی ادامه می دهند یا دکترای تخصصی) یا مدرک مهندسی. مدرک کارشناسی ارشد و مهندسی ممکن است شامل تحقیق باشد یا نباشد. دکتر فلسفه شامل یک م researchلفه تحقیقاتی قابل توجه است و اغلب به عنوان نقطه ورود به دانشگاه شناخته می شود.  مدرک مهندس در چند موسسه در سطح متوسط ​​بین دوره کارشناسی ارشد و دکترا وجود دارد