Mechanikos ir kosmoso inžinerijos katedros profesoriai dirba viskuo – nuo robotikos iki saulės elementų iki nanotechnologijų. Štai keletas novatoriškų tyrimų, kuriuos jie pradėjo kurti!
Vienas profesorius keliauja į tolimuosius Ramiojo vandenyno pakraščius gaudyti greitai plaukiojančias žuvis, kitas tyrinėja vėžinių ląstelių metastazes, o kitas kuria gražius meno kūrinius eksponavimui. Gali atrodyti, kad šie profesoriai yra iš skirtingų sričių, tačiau jie visi atlieka mokslinius tyrimus Mechanikos ir kosmoso inžinerijos mokykloje. Šiame straipsnyje norėčiau supažindinti jus su tuo, ką aš žinau apie mechanikos inžineriją, būdamas bakalauro studijų studentas. Mechanikos ir aeronautikos inžinerijos katedra suskirstyta į dvi kryptis: mechaniką ir aviaciją, bet kadangi esu mechanikos specialybė, įvadą apsiribosiu mechanikos specialybe.
Pirmiausia supažindinsiu su mechanikos specialybės ketverių metų bakalauro studijų programa. Pirmaisiais metais išmoksite pagrindinių dalykų, būtinų pagrindinei, įskaitant matematiką ir fiziką, ir išklausysite du pagrindinius kursus: mechaninio braižymo ir kūrybinio inžinerinio projektavimo. Mechaninio braižybos metu išmoksite braižybos įgūdžių, reikalingų gaminiams kurti, ir išmoksite pagrindinio kompiuterinio projektavimo. Kūrybinio inžinerinio projektavimo srityje dirbsite prie paprasto roboto kūrimo projekto, kuris leis pajusti produkto kūrimo procesą. Pagrindinės žinios, įgytos šiuose kursuose, yra esminis tolesnių studijų ir tyrimų pagrindas.
Antraisiais metais sužinosite apie keturias jėgas, kurios sudaro teorinį mechanikos inžinerijos pagrindą. Tai yra kietoji mechanika, termodinamika, dinamika ir skysčių mechanika, ir mes trumpai paaiškinsime kiekvieną iš jų. Kietoji mechanika yra tyrimas, ar kietas objektas ramybės būsenoje gali atlaikyti jėgą ir kokio stiprumo jis turi būti, kad tai padarytų. Termodinamika yra įvairių energijos formų, tokių kaip šiluma ir elektra, konversijos ir šios energijos panaudojimo tyrimas. Kinematika tiria, kaip kietas objektas judės, kai jį veikia jėga, o skysčių mechanika tiria, kaip skystis ar dujos judės veikiami jėgos.
Trečiaisiais metais studentai remiasi pirmaisiais ir antraisiais metais padėtais teoriniais pagrindais studijuodami daugybę specializuotų kursų, įskaitant įvadą į robotiką, šilumos perdavimą ir gamybos procesus. Kad susidarytumėte supratimą apie dalykus, įvadinėje robotikoje išmoksite šiek tiek matematikos, kad galėtumėte nustatyti, ar sukurtas robotas gali atlikti norimą elgesį ir kokių įvesties reikia tam atlikti. Šilumos perdavimas sužinosite, kiek šilumos perduodama ir koks yra temperatūros pasiskirstymas, kai objektas yra veikiamas šilumos. Skiltyje „Gamybos procesai“ sužinosite daugiau apie faktinio gaminio gamybos procesą, kad suprastumėte, kaip gaminiai gaminami. Jūs taip pat patirsite tai, ko išmokote teoriškai eksperimentuodami. Mokymasis šiame etape yra orientuotas į realaus pasaulio problemų sprendimo įgūdžių ugdymą, o ne tik žinių įgijimą.
Ketvirtaisiais metais pagilinsite studijas, sutelksite įgytas žinias ir atliksite tolesnius tyrimus, kad galėtumėte parašyti bakalauro baigiamąjį darbą. Baigiamojo darbo procesas padeda studentams ugdyti savarankiškus tyrimo įgūdžius ir suteikia jiems galimybę įgyti įvairių įgūdžių, reikalingų realioje mokslinių tyrimų aplinkoje.
Magistrantūros studijos skirstomos į šešias pagrindines sritis: mechaniką, dinamiką ir valdymą, gamybą ir projektavimą, šilumos inžineriją, skysčių inžineriją ir nano/biologiją. Mechanikos sritis yra susijusi su kietųjų medžiagų mechanika ir apima tyrimą, kaip padaryti gaminį lengvesnį ir stipresnį taikant įvairius mechaninės analizės metodus. Pavyzdys – tyrimas, kaip tokio paties dydžio dviratį padaryti lengvesnį ir tvirtesnį. Dinamikos ir valdymo srityje tiriame judančius gaminius, kurie dažnai yra automobiliai ir robotai. Konkrečiai, mokslininkai tiria, kaip pagerinti automobilių važiavimo komfortą, automobilių susidūrimų išvengimo sistemas ir kt.
Gamybos/projektavimo srityje mokslininkai naudoja kompiuterines programas kūrybiniams gaminiams kurti ir jų gamybos procesui tirti. Pavyzdžiui, jie kuria robotus, kurių anksčiau nebuvo, pavyzdžiui, pastato lauko valymo robotus ir buitinių paslaugų robotus. Šiluminės inžinerijos srityje daugiausia dėmesio skiriama varikliams, oro kondicionieriams ir šildytuvams, taip pat tiria saulės elementus ir kuro elementus, kad sumažintų iškastinio kuro naudojimą. Skysčių inžinerija tiria skysčių srautą varikliuose, taip pat veikia ant paviršių, kurie gali sumažinti pasipriešinimą keliaujant oru ar vandeniu. Vienas iš pavyzdžių – visą kūną dengiantis maudymosi kostiumėlis, siekiant sumažinti vandens pasipriešinimą.
Galiausiai nano/bio yra sritis, susijusi su labai mažomis mastelėmis, ir mes daug tiriame apie mažų konstrukcijų gamybą. Pavyzdžiui, mėgdžioti mikroskopinę lotoso žiedlapio struktūrą, kad būtų sukurtas paviršius, leidžiantis vandens lašeliams nuslysti ir nesulipti, arba sukurti mikroskopines adatas, kurios gali traukti kraują nesukeldamos žaizdos.
Tai labai platus mokslinių tyrimų spektras vienoje pagrindinėje mechanikos inžinerijoje. Kaip matote iš mokslinių tyrimų įvairovės, daugelyje pramonės sričių reikalinga mechaninė inžinerija. Tai prasminga, kai galvojate apie produkto gamybos procesą pramonėje. Koncepcinis projektas, mechaninė analizė, detalus projektavimas ir gamybos metodai yra mechaninės inžinerijos dalis. Kitaip tariant, mechaninė inžinerija yra bet kurio gaminio gamybos proceso pagrindas nuo pradžios iki pabaigos. Taigi mechaninė inžinerija išliko svarbia disciplina per amžius. Be to, mechanikos inžinieriai nuolat tiria ir kuria naujas technologijas bei metodus, užtikrinančius tvarią plėtrą. Mechanikos inžinerija ir ateityje išliks svarbi ir lems įvairius tyrimus bei inovacijas.
