1. بنام خدا معرفی نرم افزارهای مهندسی مکانیک
بنام خدا معرفی نرم افزارهای مهندسی مکانیک
عنوان درس: نقشه کشی صنعتی 2
استاد درس: دکتر محمد سالاری

2. نرم افزارهای مهندسی مکانیک
از قابلیت هایی که یک مهندس مکانیک می بایست دارا باشد تا بتوان نام طراح به او داد، تسلط به نرم افزارهای طراحی و تحلیل است. در دنیای مکانیزه و سراپا ماشینی امروز طراحی شکلی کاملا متفاوت به خود گرفته، که نیازمند روشهای مدرن و فوق العاده سریع و دقیق در علم طراحیست. شاید به جرات بتوان گفت سواد یک مهندس طراح به میزان زیادی وابسته به آموخته های نرم افزاری و امکان بیان تراوشات و ایده ها به صورتی نوین و ارائه و خلق یک اثر توسط نرم افزارهاست.
1- طراحی به کمک رایانه (Computer Aided Design) CAD- 2- مهندسی به کمک رایانه (Computer Aided Engineering)- CAE 3- ساخت به کمک رایانه (Computer Aided Manufacturing) CAM-

3. طراحی به کمک رایانه (CAD)

4. مهندسی به کمک رایانه (CAE)

5. ساخت به کمک رایانه (CAM)
معنای لغوی ساخت به کمک رایانه است. واژه CAM مرحله‌ای است که در آن روش ساخت مورد بررسی قرار می‌گیرد و توسط نرم‌افزارهای خاص، کدهایی به نام جی کد (G Cod) به دستگاه می‌فهماند که چه مراحلی را برای ماشین‌کاری باید طی کند که شامل مراحل خشن کاری و اتمام کار است و توسط راهبردهای به خصوص صورت می‌گیرد.

6. معرفی برخی نرم افزارهای CAE
نرم‌افزار ABAQUS
نرم‌افزار آباکوس از جمله نرم‌افزاری‌های قدرتمند مهندسی به کمک رایانه در زمینه تحلیل به روش اجزاء محدود (FEM) در بازار است. اسم و نشان این نرم‌افزار از لغت abacus در زبان انگلیسی به معنای چرتکه و در زبان یونانی به معنای تخته پوشیده شده با ماسه، گرفته شده ‌است.این نرم‌افزار محصول شرکت فرانسوی Dassault systems می‌باشد.
آباکوس قابلیت حل مسایل از یک تحلیل خطی ساده تا پیچیده ترین مدلسازی غیر خطی را دارا می‌باشد. این نرم‌افزار دارای مجموعه المانهای بسیار گسترده‌ای می‌باشد که هر نوع هندسه‌ای را می‌توان توسط این المان‌ها مدل کرد. همچنین دارای مدل‌های رفتاری بسیار زیادی است که در مدلسازی انواع مواد با خواص و رفتار گوناگون نظیر فلزات، لاستیک‌ها، پلیمرها، کامپوزیت‌ها، بتن مسلح، فومهای فنری و نیز شکننده و همچنین مصالحی ژئوتکنیکی نظیر خاک و سنگ، قابلیت بالایی را ممکن می‌سازد. نظر به اینکه آباکوس یک ابزار مدلسازی عمومی و گسترده می‌باشد، استفاده از آن تنها محدود به تحلیل مسائل مکانیک جامدات (یعنی مسئله تنش - کرنش) نمی‌شود. با استفاده از این نرم‌افزار می‌توان مسایل مختلفی نظیر انتقال حرارت، نفوذ جرم، تحلیل حرارتی اجزاء الکتریکی، اکوستیک، تراوش و پیزو الکتریک را مورد مطالعه قرار داداین نرم افزار از جمله نرم افزار های مربوط به تحلیل المان محدود می باشد.این نرم افزار رقیب اصلی نرم افزار های ANSYS  و NASTRAN  می باشد.
قابلیت های نرم افزار ABAQUS  داشتن رویه های حل EXPLICT وImplicit  ،دارا بودن مدل های رفتاری پیشرفته و متنوع برای مواد مختلف ،امکان ایجاد سریع مدل و ... می باشد.

7. همچنانکه هر یک از نرم افزارهای المان محدود دارای ویژگیهای خاص و منحصر بفردی هستند که پارامتر شاخص آن نرم افزار محسوب می شوند،نرم افزار ABAQUS نیز با داشتن چندین برتری نسبت به دیگر نرم افزارها،توانسته کاربران مبتدی تا حرفه ای را به استفاده از این نرم افزار ترغیب نماید،که از آن جمله می توان به توانایی مونتاژ نمودن قطعات در محیط جداگانه،سادگی در ایجاد تماس بین سطوح،سهولت در ورود و خروج مدل با پسوندهای شناخته شده از نرم افزار مدلسازی و امکان تحلیل انواع مسائل پیچیده مهندسی اشاره نمود.از دیگر توانایی های این نرم افزار قابلیت تحلیل و پیش بینی تخریب ناشی از زمین لرزه بروی بناها،تحلیل بارگذاری دینامیکی مانند امواج آب و طوفان بروی سازهای دریایی و قابلیت تحلیل رشد ترک می باشد.

8. نرم‌افزار ANSYS
انسیس مخفف کلمات (ANalysis SYStems) یک نرم‌افزار مهندسی به کمک رایانه می‌باشد که محصول شرکتANSYS Inc است و از دسته ابزارهای تحلیلی است که از روش اجزاء محدود برای مدل‌سازی و تحلیل در آن استفاده می‌شود.
نرم‌افزار انسیس، مهندسین و طراحان را قادر می‌سازد تا به راحتی بهینه‌سازی ساختاری، حرارتی، دینامیکی، تعادل وزنی و عملکردی و همچنین شبیه‌سازی‌های مُد ارتعاشی و ضریب اطمینان و ایمنی را در طرح‌هایشان به صورت مرحله به مرحله اعمال کنند.

9. برخی از ویژگی‌های مهم نرم‌افزار Ansys
انجام آنالیز در زمینه‌های گوناگون از قبیل: جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، الکترواستاتیک، الکترونیک و دینامیک
توانائی آنالیز توأمان آنالیز سیالاتی - جامداتی
توانائی بهینه‌سازی مدل‌های طراحی شده
قابلیت برنامه نویسی به کمک زبان برنامه نویسی نرم‌افزار برای توسعه امکانات جدید
قابلیت تهیه گزارش و خروجی‌های مختلف به صورت فیلم، عکس
توانایی تشخیص پارامترهای مختلف و بررسی میزان اهمیت هر کدام از آن‌ها در رسیدن به جواب نهایی طراحی‌ها
امکان برقراری ارتباط با نرم‌افزارهای دیگر نظیر پرو/اینجینیر، سالیدورکس، اینونتور، مکانیکال دسکتاپ، یونیگرافیکس، کتیا

11. نرم افزار ADAMS
یکی از قوی ترین نرم‌افزار های موجود در صنعت و حتی در مراکز تحقیقی، نرم‌افزارMSC Adams است. این نرم‌افزار حدود 25 سال پیش توسط جمعی از نخبگان دانشگاه میشیگان به نگارش در آمد و تا به امروز توانسته است جایگاه قابل توجهی در صنعت به دست آورد. این نرم‌افزار با قابلیتهای بسیار متنوع و بالای خود، مهندسان را در ایجاد، آزمایش، بررسی، و بهینه کردن طرح های سیستم های مکانیکی قبل از رسیدن به پیش ساخت فیزیکی یاری می کند.
 با بهره گیری از بخش های مختلف در نظر گرفته شده در این نرم‌افزار، می توان با شبه سازی حرکتی سیستم مکانیکی، تست سینماتیکی سیستم، اندازه گیری نیروهای وارد بر اتصلات، Clearance ها و بر خوردها، اندازه موتور و عملگر، و عمر قطعه در چرخه کاری را تعیین نمود. و مکان دهی قطعات را به صورت بسیار دقیقی انجام داد.
 همچنین بررسی کنترلی و ارتعاش سیستم ها، و امکان انجام تست برای قطعات قابل انعطاف، از امکانات منحصر به‌ فرد این نرم افزار است. یکی دیگر از قابلیت های اصلی نرم‌افزار Adams ، قسمت رابط برای تبدیل فرمت فایل نرم‌افزار به فرمت فایل نرم‌افزارهای دیگر مثل کتیا ، انسیس، مطلب و.... می باشد.

12. نرم افزارهای GAMBIT & FLUENT
این دو نرم‌افزار که عموماً به عنوان مکمل یکدیگر استفاده می شوند در شاخه مهمی از علم مکانیک به نام CFD کاربرد دارند. به همین دلیل ابتدا توضیح مختصری در رابطه با CFD ارائه می دهیم:
CFD عبارت است از تحلیل سیستم های شامل جریان سیال، انتقال حرارت و پدیده های همراه (نظیر واکنش های شیمیایی بر اساس شبیه سازی کامپیوتری). به عبارت دیگر CFD مدل سازی جریانات سیال با استفاده از حل معادلات حاکم بر جریان توسط روش های عددی است.
کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی CFD :
- آیرودینامیک هواپیما و وسایل نقلیه
- هیدرودینامیک کشتیها
- نیروگاه: احتراق در موتورهای احتراق داخلی (IC) و توربینهای گاز
- توربوماشین: جریان های داخل گذرگاههای دوار، پخش کننده ها و ...
- مهندسی پزشکی: جریان خون عبوری از رگها و...
- هواشناسی: پیش بینی وضع هوا
- مهندسی فرایند: اختلاط، جداسازی، شکل گیری پلیمر
- مهندسی محیط زیست: توزیع آلودگی و جریانهای گذرا
نرم‌افزار Gambit به عنوان نرم‌افزار کمکی، اشکال مختلف را به قسمت های محدود تقسیم می کند. که به این کار اصطلاحاً مش بندی گفته می شود. سپس این نتایج به عنوان داده های جدید به نرم‌افزار فلوئنت ارسال شده و این نرم‌افزار عمل تحلیل را انجام می دهد.

13. معرفی برخی نرم افزارهای CAD
نرم افزار Catia
 نرم افزار CATIA  یکی از قویترین نرم افزارهای طراحی، تولید و تحلیل به کمک کامپیوتر یا CAD/CAM/CAE در جهان است که هم اکنون بعنوان یکی از بهترین نرم افزارهای CAD/CAM/CAE در سطح جهانی و کشور عزیزمان بصورتی وسیع مورد استفاده قرار میگیرد. این نرم افزار دارای کاربردهای وسیعی است که در زیر به برخی از آنها اشاره میگردد:

14. محیط های مدل سازی: این قسمت که در زیر مجموعه ماژول Mechanical Design  قرار دارد برای مدل کردن قطعات توپر(Solid) و  مجموعه مونتاژی و طراحی قالب و طراحی مدل های ورقکاری (Sheetmetal)، نقشه کشی صنعتی،تلرانس گذاری و ... استفاده میشود .
مدل سازی سطوح : این قسمت علاوه بر ساخت سطوح پیچیده قابلیت انجام مدلسازی روی ابر نقاط و فایلهای حاصل از اسکن سه بعدی را نیز دارا است .
محیط ماشینکاری: پس از ساخت مدل به کمک قابلیتهای محیط ماشینکاری براحتی میتوان عملیات ماشینکاری مورد نیاز برای تهیه قطعه مدل شده از روی قطعه خام را تعریف کرده و هر مرحله از ماشینکاری را بصورت متحرک ( انیمیشن) مشاهده کنید .
محیط تحلیل المان محدود : به کمک قابلیتهای این محیط میتوانید قطعات و مدلهای مونتاژی ساخته شده در این نرم افزار را تحلیل کرده و مواردی مانند تغییرشکل ،توزیع تنش و ... را در آنها بدست آورد .
طراحی و تحلیل مکانیزمها : به کمک این قابلیت از نرم افزار Catia  میتوانید پس از تعریف اتصالات بین اجزای مختلف مکانیزم ،حرکت مکانیزم را مشاهده کرده و آنرا تحلیل کنید.

15. نرم افزار Solid Works
 نرم افزار SolidWorks یک نرم افزار قدرتمند در زمینه طراحی و خصوصاً طراحی سه بعدی است. در این نرم افزار بخش های مجزایی برای مدل سازی و عملیات ورق کاری و جوش کاری و ریخته گری و قالب سازی و همچنین تحلیل تنش و مدلسازی رفتار و مقاومت قطعه تحت بار گذاری های گوناگون وجود دارد. ویژگی برجسته ی این نرم افزار در مقایسه بار نرم افزار های مشابه بر خورداری از محیط ساده و آسان می باشد.
 همچنین این نرم افزار دارای نرم افزار های جانبی زیادی مانند Cosmos - SolidCAM - Geartrax و ... است که می توان از آنها برای ماشینکاری و یا تحلیل قطعات نیز استفاده کرد. علاوه بر این نرم افزارSolidWorks قابلیت اتصال به نرم افزار های تحلیلی مانند: Fluenr، Ansys و... را نیز دارا است.
این نرم افزار قابل استفاده دانشجویان و مهندسین رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی صنایع، نقشه کشی صنعتی و ... می باشد.
نرم افزار solidworks امروزه به عنوان یکی از بهترین نرم افزارهای طراحی و یاcad برای مهندسین به خصوص برای یک مهندس مکانیک شناخته شده است.

16. قابلیت ها:
1- طراحی آسان و سریع قطعات 2- مونتاژ 3- متحرک سازی 4- آنالیز قطعات در قسمتCOSMOS 5- محیط نقشه کشی قطعات 6- دارای قطعات استاندارد در قسمت CATALOG 7- محیط ورق کاری 8- محیط طراحی سطوح 9- محیط جوشکاری 10- طراحی سازه 11- محیط لوله کشی 12- طراحی قالب 13- استفاده از مهندسی معکوس (ابر نقاط)

18. نرم افزار Autodesk Inventor
اتودسک اینونتور یک نرم‌افزار طراحی به کمک رایانه است که توسط شرکت اتودسک ارائه شده است. شرکت اتودسک در سال ۲۰۰۹ نگارش ۱۳ این نرم‌افزار را عرضه کرد. توانایی این نرم‌افزار باعث شد که در سال ۲۰۰۶-۲۰۰۷ پرفروشترین نرم‌افزار مدلینگ در جهان نام بگیرد و از نرم‌افزارهای معروف دیگر در این زمینه پیشی گیرد. از ورود این نرم‌افزار در ایران چند سالی می‌گذرد و علی‌رغم تاکید کمپانی سازنده این نرم‌افزار برای استفاده از آن، متأسفانه بطور بایسته مورد استقبال قرار نگرفت و تقریباً ناشناخته مانده بود تا اینکه در سال ۲۰۰۶؛ این نرم‌افزار همراه با دیگر محصول معروف کمپانی اتودسک یعنی اتوکد و مکانیکال دسکتاپ به بازار عرضه شد و از آن تاریخ به بعد اینونتور، کم‌کم جای خود را در میان کاربران این رشته باز کرد.
خصوصاً سازگاری کامل این نرم‌افزار با CAD یکی از علل موفقیت آن بود. چرا که برای شرکت‌هایی که نقشه‌های قدیمی خود را با اتوکد کار کرده بودند عامل سازگاری کامل نرم‌افزارهای مدلینگ جدید بسیار مهم بود. همچنین پشتیبانی این نرم‌افزار از نقشه‌های مدل شده توسط مکانیکال دسکتاپ یکی دیگر از عوامل موفقیت آن است. در ادامه سعی شده است تا با معرفی توانایی‌های این نرم‌افزار و کاربرد آن در صنعت امروز، گامی برای معرفی بهتر این نرم‌افزار صورت بگیرد.

19. از دیگر نرم افزارهای مطرح در زمینه مدلسازی می توان به نرم افزارهای زیر اشاره نمود:
Solid Edge
Mechanical Desktop
Pro/ENGINEER

20. نرم‌افزارهای مکانیک شاخه CAM
MasterCAM
PowerMill
SurfCAM
EdgeCAM

21. پایان