Engenharia Mecânica

Engenharia mecânica é uma disciplina da engenharia que se aplica os princípios da física e ciência dos materiais para análise, concepção, fabrico e manutenção de mecânico sistemas. É o ramo da engenharia que envolve a produção e utilização de calor poder mecânico e para a concepção, produção e operação de máquinas e ferramentas. É um dos mais amplos e mais antigo disciplinas de engenharia.

A área de engenharia requer uma compreensão de conceitos fundamentais, incluindo mecânica, cinemática , termodinâmica , ciência dos materiais , análise estrutural, e eletricidade . Engenheiros mecânicos usam estes princípios fundamentais, juntamente com ferramentas como engenharia auxiliada por computador e gestão do ciclo de vida do produto para projetar e analisar fábricas, equipamentos industriais e máquinas, sistemas de aquecimento e refrigeração, transporte sistemas, aviões , embarcação, robótica, dispositivos médicos, e outros.

Engenharia mecânica emergiu como um campo durante a revolução industrial na Europa no século 18; no entanto, o seu desenvolvimento pode ser rastreada até milhares de anos em todo o mundo. Mecânico engenharia ciência surgiu no século 19, como resultado de desenvolvimentos no campo da física . O campo tem evoluído continuamente para incorporar os avanços em tecnologia, engenheiros mecânicos e hoje estão seguindo os desenvolvimentos em áreas como compósitos, mecatrônica, e nanotecnologia. Engenharia mecânica sobrepõe-se com engenharia aeroespacial, edifício de serviços de engenharia, engenharia metalúrgica , engenharia naval, engenharia civil , engenharia elétrica , Engenharia de petróleo, engenharia de produção, e engenharia química para quantidades variadas. Engenheiros mecânicos também trabalham no campo da Engenharia biomédica, especificamente com biomecânica, fenômenos de transporte, Biomecatrônica, bionanotechnology e modelagem de sistemas biológicos, como mecânica de tecidos moles.

Desenvolvimento

Design de engenheiros mecânicos e construção motores, usinas de energia ...

... estruturas, e veículos de todos os tamanhos.

Aplicações de engenharia mecânica são encontradas nos registros de muitas sociedades antigas e medievais em todo o globo. Na Grécia antiga , as obras de Arquimedes (287 aC-212 aC) influenciou profundamente mecânica na tradição ocidental e Heron de Alexandria (c. 10-70 dC) criou o primeiro motor a vapor. Na China , Zhang Heng (78-139 dC) melhorou relógio de água e inventou um sismógrafo, e Ma Jun (200-265 AD) inventou uma carruagem com engrenagens diferenciais. O horologist chinês medieval e engenheiro Su Canção (1020-1101 dC) incorporou uma mecanismo de escape em seu astronômica torre do relógio dois séculos antes de qualquer escape podem ser encontrados em relógios da Europa medieval, bem como o primeiro conhecido poder de transmissão sem fim do mundo transmissão por corrente.

Durante os anos de 7 a do século 15, a era chamado de Islâmico Golden Age, houve notáveis contribuições de Inventores muçulmanos no campo da tecnologia mecânica. Al-Jazari, que era um deles, escreveu seu famoso livro de conhecimento de dispositivos mecânicos engenhosos em 1206, e apresentou diversos projetos mecânicos. Também é considerado o inventor de tais dispositivos mecânicos, que agora formam a própria base de mecanismos, tais como a cambota eo árvore de cames.

Importantes avanços nos fundamentos da engenharia mecânica ocorreu na Inglaterra durante o século 17, quando Sir Isaac Newton tanto formulou as três leis do movimento de Newton e desenvolveu Calculus , a base matemática da física. Newton estava relutante em publicar seus métodos e leis por anos, mas ele foi finalmente persuadido a fazê-lo pelos seus colegas, como Sir Edmund Halley , para o benefício de toda a humanidade.

Durante o início do século 19 na Inglaterra , Alemanha e Escócia , o desenvolvimento de máquinas-ferramenta levou engenharia mecânica para desenvolver-se como um campo separado dentro da engenharia, fornecendo máquinas de fabricação e os motores para poder deles. A primeira sociedade profissional britânica de engenheiros mecânicos foi formada em 1847 Instituição de Engenheiros Mecânicos, trinta anos após os engenheiros civis formaram a primeira tal sociedade profissional Instituição de Engenheiros Civis. No continente europeu, Johann Von Zimmermann (1820-1901) fundou a primeira fábrica de máquinas de triturar em Chemnitz, Alemanha, em 1848.

No Estados Unidos , o Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) foi formada em 1880, tornando-se o terceiro tal sociedade de engenharia profissional, após a Sociedade Americana de Engenheiros Civis (1852) eo Instituto Americano de Engenheiros de Mineração (1871). As primeiras escolas nos Estados Unidos a oferecer um ensino de engenharia foram a United States Military Academy, em 1817, uma instituição agora conhecido como Norwich University em 1819, e Rensselaer Polytechnic Institute, em 1825. Educação em engenharia mecânica tem sido historicamente baseado em uma base sólida em matemática e ciências.

Educação

Graus em engenharia mecânica são oferecidos em universidades em todo o mundo. No Brasil, Irlanda, Filipinas, Paquistão, China, Grécia, Turquia, América do Norte, Ásia do Sul, Índia, República Dominicana e no Reino Unido, os programas de engenharia mecânica normalmente levam de quatro a cinco anos de estudo e resultar em uma Bacharelado em Engenharia (B.Eng), Bachelor of Science (B.Sc), Bacharelado em Engenharia Ciência (B.ScEng), Bachelor of Technology (B.Tech), ou Bachelor of Applied Science (BASc) grau, ou com ênfase em engenharia mecânica. Em Espanha, Portugal e grande parte da América do Sul, onde foram adoptadas nem Licenciatura nem programas Btech, o nome formal para o grau é "engenheiro mecânico", eo trabalho do curso é baseado em cinco ou seis anos de treinamento. Na Itália, o trabalho do curso é baseado em cinco anos de treinamento, mas, a fim de qualificar-se como um engenheiro que você tem que passar por um exame de Estado no final do curso.

Na Austrália, cursos de engenharia mecânica são concedidos como Bacharel em Engenharia (Mecânica) ou nomenclatura semelhante, embora haja um número crescente de especializações. O grau leva quatro anos de estudo em tempo integral para conseguir. Para garantir a qualidade em cursos de engenharia, Engineers Australia credencia cursos de engenharia concedidos por universidades australianas em conformidade com o mundial Washington Accord. Antes de o grau pode ser concedido, o aluno deve completar, pelo menos, 3 meses de experiência de trabalho no emprego em uma empresa de engenharia. Sistemas similares também estão presentes na África do Sul e são supervisionados pelo Conselho de Engenharia da África do Sul (ECSA).

Nos Estados Unidos, a maioria dos programas de graduação de engenharia mecânica são credenciada pela Accreditation Board de Engenharia e Tecnologia (ABET) para garantir os requisitos do curso e padrões semelhantes entre as universidades. O site ABET lista 276 programas credenciados de engenharia mecânica a partir de 19 de junho de 2006. Os programas de engenharia mecânica no Canadá são credenciados pelo Comité de Acreditação de Engenharia do Canadá (CEAB), ea maioria dos outros países que oferecem cursos de engenharia têm sociedades de acreditação similares.

Alguns engenheiros mecânicos ir para prosseguir uma pós-graduação, como um Master of Engineering, Mestre em Tecnologia, Master of Science, Mestrado em Gestão de Engenharia (MEng.Mgt ou MEM), um Doctor of Philosophy em Engenharia (EngD, PhD) ou um diploma de engenheiro. Graus de mestrado e engenheiro de pode ou não incluir investigação. The Doctor of Philosophy inclui uma componente significativa de investigação e é frequentemente visto como o ponto de entrada para academia. O grau de Engenheiro existe em algumas instituições em um nível intermediário entre o mestrado eo doutorado.

Cursos

Padrões estabelecidos pela sociedade acreditação de cada país são destinados a fornecer uniformidade na prima fundamental assunto, a promoção do conhecimento entre os engenheiros egressos, e para manter a confiança na profissão de engenharia como um todo. Programas de engenharia em os EUA, por exemplo, são obrigados por ABET para mostrar que seus alunos podem "trabalhar profissionalmente em ambas as áreas de sistemas mecânicos e térmicos." Os cursos específicos exigidos para pós-graduação, no entanto, pode variar de programa para programa. Universidades e Institutos de tecnologia, muitas vezes combinar vários assuntos em uma única classe ou dividir um assunto em várias classes, dependendo da faculdade disponíveis e área principal da universidade (s) de pesquisa.

Os temas fundamentais da engenharia mecânica geralmente incluem:

• Matemática (em particular, cálculo , equações diferenciais e álgebra linear )
• Estática e dinâmica
• Resistência dos materiais e mecânica dos sólidos
• Engenharia de Materiais , Composites
• Termodinâmica , transferência de calor, conversão de energia, e HVAC
• Combustíveis combustão, Motor de combustão interna
• Mecânica dos fluidos (incluindo estática de fluido e dinâmica de fluidos)
• Mecanismo e Design da máquina (incluindo cinemática e dinâmica)
• Instrumentação e medição
• Fabricação de engenharia, tecnologia ou processos
• Vibração, teoria de controle e engenharia de controle
• Hidráulica, e pneumática
• Mecatrônica, e robótica
• Engenharia de concepção e Design de produto
• Engenharia de projeto, Elaboração, computer-aided design (CAD) e fabricação assistida por computador (CAM)

Engenheiros mecânicos também são esperados para compreender e ser capaz de aplicar os conceitos básicos de química, física, engenharia química, engenharia civil e engenharia elétrica . Todos os programas de engenharia mecânica incluir vários semestres de cálculo , bem como os conceitos matemáticos avançados, incluindo equações diferenciais , equações diferenciais parciais , álgebra linear , álgebra abstrata e geometria diferencial , entre outros.

Além do currículo de engenharia mecânica do núcleo, muitos programas de engenharia mecânica oferecem programas e classes mais especializadas, tais como robótica, transporte e logística , criogenia, tecnologia de combustível, engenharia automotiva, biomecânica, vibração, óptica e outros, se um departamento separado não existe para esses assuntos.

A maioria dos programas de engenharia mecânica também exigem diferentes quantidades de projetos de pesquisa ou da comunidade para ganhar experiência prática de resolução de problemas. Nos Estados Unidos é comum que estudantes de engenharia mecânica para completar um ou mais estágios, enquanto estudava, embora isso normalmente não é mandatado pela universidade. Educação cooperativa é outra opção. Futuras pesquisas habilidades de trabalho coloca demanda em componentes de estudo que alimentam a criatividade ea inovação do aluno.

Licença

Engenheiros podem procurar licença por um estado, provincial, nacional ou governo. O objetivo deste processo é assegurar que os engenheiros possuem o conhecimento necessário, experiência no mundo real, e conhecimento do sistema jurídico local para a prática de engenharia em um nível profissional. Uma vez certificado, o engenheiro é dado o título de Engenheiro profissional (nos Estados Unidos, Canadá, Japão, Coreia do Sul, Bangladesh e África do Sul), Chartered Engineer (no Reino Unido, Irlanda, Índia e Zimbábue), Engenheiro Chartered Professional (na Austrália e Nova Zelândia) ou Engenheiro Europeia (tanto da União Europeia) Engenheiro registrado ou Engenheiro Profissional em Filipinas e Paquistão . O Engenheiro Chartered e Engenheiro Europeia não são licenças para a prática - são qualificações.

Em os EUA, para se tornar um engenheiro profissional licenciado, um engenheiro deve passar a FE abrangente (Fundamentos da Engenharia) exame, trabalhar um determinado número de anos como estagiário de Engenharia (EI) ou Engenheiro-em-Treinamento (IET) e, finalmente, passar os "Princípios e Prática" ou PE (Praticar engenheiro ou engenheiro profissional) exames.

Nos Estados Unidos, os requisitos e as etapas deste processo são as estabelecidas pela Conselho Nacional de Examinadores de Engenharia e Agrimensura (NCEES), um composto de engenharia e de topografia placas de licenciamento representando todos os estados e territórios dos EUA. No Reino Unido, os graduados em curso exige um BEng além de um mestrado, ou outro integrada Grau Meng, um mínimo de quatro anos de pós-graduação no desenvolvimento de competências de trabalho, e um relatório de projeto revisado na área de especialidade candidatos, a fim de se tornar fretado pela Instituição de Engenheiros Mecânicos.

Na maioria dos países modernos, certas tarefas de engenharia, tais como a concepção de pontes, usinas elétricas e fábricas de produtos químicos, devem ser aprovados por um Engenheiro profissional ou um Engenheiro Chartered. "Somente um engenheiro licenciado, por exemplo, pode preparar, sinal, selo e apresentar planos de engenharia e desenhos para uma autoridade pública para aprovação, ou para selar o trabalho de engenharia para clientes públicos e privados." Esta exigência pode ser transpostas para a legislação estadual e provincial, como nas províncias canadenses, por exemplo, a Lei de Ontário ou Engenheiro de Quebec.

Em outros países, como a Austrália, não existe tal legislação; no entanto, praticamente todos os organismos de certificação manter um código de ética independentes da legislação que esperam todos os membros a respeitar ou expulsão de risco.

Salários e estatísticas da força de trabalho

O número total de engenheiros empregados em os EUA em 2009 foi de aproximadamente 1,6 milhões. Destes, 239 mil eram engenheiros mecânicos (14,9%), a segunda maior disciplina por tamanho por trás Civil (278.000). O número total de postos de trabalho de engenharia mecânica em 2009, foi projetado para crescer 6% durante a próxima década, com salários iniciais médios sendo 58.800 dólares americanos com um diploma de bacharel. O rendimento médio anual de engenheiros mecânicos na força de trabalho foi de aproximadamente US $ 74.900. Este número foi maior quando se trabalha para o governo ($ 86.250), e menor na educação ($ 63.050).

Em 2007, os engenheiros canadenses fizeram uma média de CAD $ 29,83 por hora, com 4% de desempregados. A média para todas as ocupações foi $ 18,07 por hora, com 7% de desempregados. Doze por cento desses engenheiros eram trabalhadores por conta própria, e desde 1997 a proporção de engenheiros do sexo feminino subiu para 6%.

Ferramentas modernas

Uma visão oblíqua de uma linha virabrequim de quatro cilindros com pistões

Muitas empresas de engenharia mecânica, especialmente aqueles em nações industrializadas, começaram a incorporar programas de engenharia auxiliada por computador (CAE) em seus processos de projeto e análise existentes, incluindo 2D e 3D modelagem sólida computer-aided design (CAD). Este método tem muitas vantagens, incluindo a visualização mais fácil e mais exaustiva de produtos, a capacidade para criar conjuntos virtuais de partes, e a facilidade de utilização na concepção de interfaces de acoplamento e as tolerâncias.

Outros programas CAE comumente usados por engenheiros mecânicos incluem Product Lifecycle Management (PLM) ferramentas e ferramentas de análise utilizados para realizar simulações complexas. Ferramentas de análise pode ser utilizado para prever a resposta produto para cargas esperadas, incluindo a resistência à fadiga e de fabricação. Essas ferramentas incluem análise de elementos finitos (FEA), dinâmica de fluidos computacional (CFD), e fabricação assistida por computador (CAM).

Usando programas CAE, uma equipe de projeto mecânico pode rapidamente e mais barato fazer uma iteração do processo de design para desenvolver um produto que melhor atenda custo, desempenho e outras restrições. No protótipo físico precisa ser criado até que o projeto se aproxima da conclusão, permitindo que centenas ou milhares de projetos para serem avaliados, em vez de alguns poucos. Além disso, programas de análise CAE pode modelar fenômenos físicos complexos que não podem ser resolvidos com a mão, como a viscoelasticidade, contato complexa entre peças de encaixe, ou fluxos não-newtonianos.

Como engenharia mecânica começa a fundir-se com outras disciplinas, como visto em mecatrônica, otimização do projeto multidisciplinar (MDO) está sendo usado com outros programas CAE para automatizar e melhorar o processo de design interativo. Ferramentas MDO envolver em torno de processos CAE existentes, permitindo a avaliação do produto para continuar, mesmo depois de o analista vai para casa para o dia. Eles também utilizam algoritmos de otimização sofisticados para explorar de forma mais inteligente possíveis projetos, muitas vezes encontrar soluções melhores e inovadoras para problemas difíceis de design multidisciplinar.

Subdisciplinas

O campo da engenharia mecânica pode ser pensado como uma coleção de muitas disciplinas das ciências de engenharia mecânica. Várias dessas especialidades que são normalmente ensinadas em nível de graduação estão listados abaixo, com uma breve explicação e a aplicação mais comum de cada um. Algumas dessas especialidades são únicas para engenharia mecânica, enquanto outros são uma combinação de engenharia mecânica e uma ou mais outras disciplinas. A maioria dos trabalhos que um engenheiro mecânico faz usa habilidades e técnicas de várias dessas especialidades, bem como subdisciplinas especializadas. Subdisciplinas especializadas, como usado neste artigo, são mais propensos a ser objecto de estudos de pós-graduação ou de formação on-the-job de iniciação científica. Várias especialidades especializadas são discutidos nesta seção.

Mecânica

Círculo de Mohr, uma ferramenta comum para estudar salienta em um elemento mecânico

Mecânica é, no sentido mais geral, o estudo de forças e o seu efeito sobre a matéria . Normalmente, engenharia mecânica é usada para analisar e prever a aceleração e deformação (ambos e elástica plástico) de objetos sob forças conhecidas (também chamados de cargas) ou estresses. Subdisciplinas da mecânica incluem

• Estática, o estudo de organismos não-movimento sob cargas conhecidas, como as forças afetam corpos estáticos
• Dynamics (ou cinética), o estudo de como as forças afetam corpos em movimento
• Mecânica dos materiais, o estudo de como diferente materiais deformam sob diversos tipos de estresse
• Mecânica dos fluidos , o estudo de como os fluidos reagir às forças
• Cinemática , o estudo do movimento dos corpos (objetos) e sistemas (grupos de objetos), enquanto ignora as forças que causam o movimento. Cinemática é muitas vezes usado no projeto e análise de mecanismos.
• Mecânica do contínuo, um método de mecânica aplicando que assume que os objetos são contínuos (em vez de discreto)

Engenheiros mecânicos usam tipicamente mecânica nas fases de concepção ou de análise de engenharia. Se o projecto de engenharia foram a concepção de um veículo, a estática pode ser empregue para criar a estrutura do veículo, a fim de avaliar em que as tensões será mais intensa. Dynamics pode ser usado ao projetar o motor do carro, para avaliar as forças do pistões e Cams como os ciclos de motor. Mecânica dos materiais pode ser usado para escolher os materiais adequados para a armação e motor. Mecânica dos fluidos pode ser usada para projetar um sistema de ventilação para o veículo (ver HVAC), ou para a concepção do sistema de admissão do motor.

Mecatrônica e robótica

Formação FMS com robô aprendendo 4u SCORBOT-ER, bancada CNC Mill e CNC Lathe

Mecatrônica é um ramo interdisciplinar de engenharia mecânica, engenharia elétrica e engenharia de software que está preocupado com a integração de engenharia elétrica e mecânica para criar sistemas híbridos. Desta forma, as máquinas podem ser automatizado através da utilização de motores elétricos, mecanismos de observação, e outros sistemas elétricos em conjunto com software especial. Um exemplo comum de um sistema de mecatrônica é uma unidade de CD-ROM. Sistemas mecânicos abrir e fechar a unidade, girar o CD e mover a laser, enquanto um sistema óptico lê os dados do CD e converte-a bocados. O software integrado controla o processo e comunica-se ao conteúdo do CD para o computador.

Robótica é a aplicação de mecatrônica para criar robôs, que são frequentemente utilizados na indústria para realizar tarefas que são perigosas, desagradáveis, ou repetitivo. Estes robôs podem ser de qualquer forma e tamanho, mas todos são pré-programadas e interagir fisicamente com o mundo. Para criar um robô, um engenheiro tipicamente emprega cinemática (para determinar o alcance do robô de movimento) e mecânica (para determinar as tensões dentro do robô).

Robôs são usados extensivamente em engenharia industrial. Eles permitem que as empresas a poupar dinheiro sobre o trabalho, executar tarefas que são demasiado perigosas ou muito preciso para os seres humanos para realizá-las economicamente, e para garantir a melhor qualidade. Muitas empresas empregam linhas de montagem de robôs, especialmente em Automotive Industries e algumas fábricas são tão robotizado que eles podem executar por si próprios. Fora da fábrica, os robôs têm sido empregados na eliminação de bomba, exploração do espaço , e muitos outros campos. Os robôs também são vendidos para diversas aplicações residenciais, de lazer para aplicações domésticas.

A análise estrutural

A análise estrutural é o ramo da engenharia mecânica (e também de engenharia civil) dedicada a examinar por que e como os objetos falhar e para corrigir os objetos e seu desempenho. Falhas estruturais ocorrem em dois modos gerais: falha estática, e falha por fadiga falha estrutural estática ocorre quando, ao ser carregado (tendo uma força aplicada) o objeto que está sendo analisado ou quebra ou é deformada. plasticamente, de acordo com o critério de falha falha. Fadiga ocorre quando um objecto falha após um número de ciclos de carga e descarga repetido. Falha por fadiga ocorre devido a imperfeições no objecto: uma fenda microscópica na superfície do objecto, por exemplo, irá aumentar ligeiramente a cada ciclo (propagação) até que a fenda é suficientemente grande para causar falha final.

O fracasso não é simplesmente definido como quando uma parte breaks, no entanto; ele é definido como quando uma parte não funcionar como previsto. Alguns sistemas, tais como as secções de topo perfuradas de alguns sacos de plástico, são concebidos para quebrar. Se esses sistemas não quebrar, análise de falhas pode ser empregada para determinar a causa.

A análise estrutural é frequentemente utilizado por engenheiros mecânicos depois de uma falha ocorreu, ou ao projetar a evitar falhas. Engenheiros costumam usar documentos on-line e livros tais como os publicados pelo ASM para ajudá-los na determinação do tipo de falha e possíveis causas.

A análise estrutural pode ser usado no escritório quando projetar peças, no campo para analisar as peças que falharam, ou em laboratórios onde as peças pode passar por testes controlados de falha.

Termodinâmica e thermo-ciência

Termodinâmica é uma ciência aplicada utilizado em diversos ramos da engenharia, incluindo mecânica e Engenharia Química. Na sua forma mais simples, a termodinâmica é o estudo da energia, a sua utilização e por meio de uma transformação sistema. Normalmente, termodinâmica engenharia está preocupado com a mudança de energia de uma forma para outra. Como um exemplo, os motores de automóveis converter energia química ( entalpia ) a partir do combustível em calor, e, em seguida, em trabalho mecânico que eventualmente se transforma as rodas.

Princípios termodinâmicos são usados pelos engenheiros mecânicos nos campos de transferência de calor, thermofluids, e conversão de energia. Engenheiros mecânicos usam thermo-ciência de projetar motores e usinas de energia, aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), trocadores de calor, dissipadores de calor, radiadores, refrigeração, isolamento, e outros.

Concepção e elaboração

Um modelo de CAD de um dupla vedação mecânica

Elaboração ou desenho técnico é o meio pelo qual engenheiros mecânicos produtos de design e criar instruções para fabricação de peças. Um desenho técnico pode ser um esquema modelo de computador ou desenhados à mão que mostra todas as dimensões necessárias para fabricar uma peça, bem como notas de montagem, uma lista de materiais necessários, e outras informações pertinentes. Um engenheiro mecânico norte-americano ou trabalhador qualificado que cria desenhos técnicos pode ser referido como um redactor ou desenhista. Elaboração tem sido historicamente um processo bidimensional, mas programas de design (CAD) assistida por computador permitem agora que o designer para criar em três dimensões.

Instruções para a fabricação de uma peça deve ser alimentado para a máquina necessária, quer manualmente, por meio de instruções programadas, ou através da utilização de um fabricação assistida por computador (CAM) ou programa de CAD / CAM combinado. Opcionalmente, um engenheiro pode também fabricar manualmente uma peça usando os desenhos técnicos, mas isso está se tornando uma raridade cada vez maior, com o advento da computador (CNC) de fabricação controladas numericamente. Engenheiros principalmente fabricar peças manualmente nas áreas de aplicação pulverizar revestimentos, revestimentos, e outros processos que não pode ser economicamente ou praticamente feito por uma máquina.

Redação é usado em quase todos os especialidade da engenharia mecânica, e por muitos outros ramos da engenharia e arquitetura. Tridimensional modelos criados usando o software CAD também são comumente usados em análise de elementos finitos (FEA) e dinâmica de fluidos computacional (CFD).

As fronteiras da pesquisa

Os engenheiros mecânicos estão constantemente a empurrar os limites do que é fisicamente possível, a fim de produzir máquinas e dos sistemas mecânicos mais seguro, mais barato, e muito mais eficiente. Algumas tecnologias na vanguarda da engenharia mecânica estão listados abaixo (veja também engenharia exploratório).

Sistemas micro eletromecânicos (MEMS)

Componentes mecânicos Micron escala, tais como molas, engrenagens, fluídico e dispositivos de transferência de calor são fabricados a partir de uma variedade de materiais de substrato, tais como silício, vidro e polímeros como SU8. Exemplos de componentes MEMS são os acelerómetros que são usados como sensores de airbag automóvel, telefones celulares modernas, giroscópios para um posicionamento preciso e dispositivos de microfluidos usados em aplicações biomédicas.

Por fricção (FSW)

Por fricção, um novo tipo de soldagem , foi descoberto em 1991 por O Instituto de Soldadura (TWI). O inovador estado estacionário (não-fusão) técnica de soldagem junta materiais previamente un-soldáveis, incluindo vários de alumínio ligas. Ela desempenha um papel importante na futura construção de aviões, potencialmente substituindo rebites. Usos atuais desta tecnologia até o momento incluem soldar as costuras do principal Space Shuttle tanque externo de alumínio, artigo de teste Orion tripulação do veículo, Boeing Delta II e Delta IV de consumo Veículos Lançadores ea SpaceX Falcon 1 foguete, blindagem para navios de assalto anfíbio, e soldadura das asas e painéis da fuselagem do novo Eclipse 500 aeronaves de Eclipse Aviation entre uma piscina cada vez mais crescente de usos.

Composites

Pano compósito que consiste em fibra de carbono tecida

Compósitos ou materiais compósitos são uma combinação de materiais que proporcionam diferentes características físicas do que qualquer dos materiais separadamente. Pesquisa material compósito dentro engenharia mecânica normalmente se concentra na concepção (e, posteriormente, encontrar aplicações para) materiais mais fortes ou mais rígidas durante a tentativa de reduzir o peso, a suscetibilidade à corrosão e outros fatores indesejáveis. Fibra de carbono compósitos reforçados, por exemplo, têm sido utilizados em diversas aplicações, como naves espaciais e de pesca canas.

Mecatrônica

Mecatrônica é a combinação sinérgica de engenharia mecânica, Engenharia Eletrônica e Engenharia de Software. O objetivo desta área de engenharia interdisciplinar é o estudo de automação do ponto de vista de engenharia e serve aos propósitos de controlar sistemas híbridos avançados.

Nanotecnologia

Nas menores escalas, engenharia mecânica torna-se nanotecnologia -um objetivo especulativo do que é criar um nanomontador para construir moléculas e materiais através mechanosynthesis. Por enquanto esse objetivo permanece dentro engenharia exploratória. Áreas de pesquisa de engenharia mecânica atual em nanotecnologia incluem nanofiltros, nanofilmes, e nanoestruturas, entre outros.

Análise de elementos finitos

Este campo não é nova, como a base de Análise de Elementos Finitos (FEA) ou Método dos Elementos Finitos (MEF) remonta a 1941. Mas a evolução dos computadores fez FEA FEMININO uma opção / viável para a análise de problemas estruturais. Muitos códigos comerciais, tais como ANSYS, Nastran e ABAQUS são amplamente utilizados na indústria para a pesquisa e design de componentes. Calculix é um programa livre de elementos finitos de código aberto e. Alguns pacotes de modelagem e software CAD 3D acrescentaram módulos FEA.

Outras técnicas, como método finito diferença (FDM) e método de volumes finitos (FVM) são empregados para resolver problemas relacionados com transferência de calor e massa, os fluxos de fluidos, interação superfície do fluido etc.

Biomecânica

Biomecânica é a aplicação de princípios mecânicos para sistemas biológicos, tais como os seres humanos , animais , plantas , , órgãos e células .

Biomecânica está intimamente relacionado com a engenharia , porque muitas vezes usa as ciências de engenharia tradicionais para analisar sistemas biológicos. Algumas aplicações simples da mecânica newtoniana e / ou ciências dos materiais pode fornecer aproximações corretas para a mecânica de muitos sistemas biológicos.

Dinâmica de fluidos computacional

Dinâmica de fluidos computacional, geralmente abreviado como CFD, é um ramo da mecânica dos fluidos que utiliza métodos numéricos e algoritmos para resolver e analisar os problemas que envolvem escoamentos de fluidos. Os computadores são utilizados para realizar os cálculos necessários para simular a interacção de líquidos e gases, com superfícies definidas pelas condições de contorno. Com computadores de alta velocidade, as melhores soluções pode ser alcançado. Ongoing software rendimentos de investigação que melhora a precisão ea velocidade de cenários de simulação complexos, como fluxos transônico ou turbulentos. Validação inicial de tal software é realizada utilizando um túnel de vento com a validação final chegando em testes em grande escala, por exemplo, testes de vôo.

Campos relacionados

Engenharia de produção e Engenharia Aeroespacial às vezes são agrupados com engenharia mecânica. Um diploma de bacharel nessas áreas normalmente têm uma diferença de algumas classes especializadas.