Curs de inginerie mecanică

Lecția 1 • Fundamentele termodinamicii

Introduce energia, entropia și legile termodinamicii pentru sisteme închise și deschise. Stabilește cadrul de conversie a energiei aplicat în capitolele de fluide și termice.

Lecția 2 • Matematică pentru ingineri mecanici

Acoperă calculul diferențial și integral, algebra liniară și ecuațiile diferențiale aplicate în analiza mecanică. Oferă setul de instrumente cantitative utilizat în fiecare capitol următor.

Lecția 3 • Privire de ansamblu asupra materialelor de inginerie

Prezintă metalele, polimerii, ceramicele și compozitele din punct de vedere al proprietăților mecanice. Oferă context pentru selecția materialelor în capitolele de proiectare și fabricație.

Lecția 4 • Dinamică și cinematică

Analizează mișcarea particulelor și a corpurilor rigide sub acțiunea forțelor aplicate. Leagă descrierile cinematice de ecuațiile dinamice utilizate în proiectarea organelor de mașini.

Lecția 1 • Teorii de cedare și oboseală

Aplică criterii de cedare statică și la oboseală pentru a prevedea durata de viață a componentelor sub încărcare ciclică. Sprijină direct deciziile de proiectare din capitolul de proiectare a organelor de mașini.

Lecția 2 • Stâlpi și stabilitate

Examinează flambajul stâlpilor zvelți sub sarcini de compresiune folosind formule Euler și empirice. Extinde analiza structurală la proiectele critice la compresiune.

Lecția 3 • Încovoiere și forfecare în grinzi

Deducerile tensiunii de încovoiere și distribuțiilor fluxului de forfecare în secțiunile transversale ale grinzilor. Permite selecția profilelor de grinzi pentru aplicații structurale.

Lecția 4 • Analiza tensiunilor și deformațiilor

Definește tensiunea normală și de forfecare și deformația specifică într-un punct dintr-un corp încărcat. Stabilește relațiile constitutive care leagă sarcina de deformație.

Lecția 1 • Pompe, turbine și turbomașini

Analizează curbele de performanță, turația specifică și legile de similitudine pentru pompe și turbine. Sprijină selecția echipamentelor și potrivirea sistemelor.

Lecția 2 • Proprietăți ale fluidelor și statică

Definește vâscozitatea, densitatea și tensiunea superficială și aplică presiunea hidrostatică pe suprafețe scufundate. Oferă baza pentru toată analiza curgerii.

Lecția 3 • Curgerea în conducte și analiza rețelelor

Cuantifică pierderile de sarcină prin frecare și pierderile locale în sistemele de conducte și rezolvă rețele în serie, paralel și ramificate. Permite proiectarea și depanarea sistemelor hidraulice.

Lecția 4 • Fundamentele curgerii compresibile

Introduce numărul Mach, relațiile izentropice și șocurile normale pentru curgeri de gaze de mare viteză. Pregătește studenții pentru subiecte de proiectare a turbinelor cu gaze și a duzelor.

Lecția 1 • Proiectarea schimbătoarelor de căldură

Aplică metodele LMTD și NTU-eficacitate pentru dimensionarea și evaluarea schimbătoarelor de căldură cu carcasă și tuburi și a celor compacte. Integrează analiza de conducție și convecție.

Lecția 2 • Integrarea sistemelor termice

Combină ciclurile termodinamice cu analiza transferului termic pentru a evalua sistemele HVAC, de refrigerare și de putere. Face puntea între teoria termică și performanța reală a sistemelor.

Lecția 3 • Conducția termică

Aplică legea lui Fourier în conducția staționară și tranzitorie în geometrii plane, cilindrice și sferice. Stabilește rețele de rezistență termică pentru sisteme compozite.

Lecția 4 • Convecția termică

Acoperă corelații de convecție forțată și naturală pentru curgeri interne și externe. Leagă principiile mecanicii fluidelor de estimarea coeficientului de transfer termic.

Lecția 1 • Angrenaje și transmisie de putere

Analizează angrenajele cilindrice cu dinți drepți și înclinați, conice și melcate pentru tensiunea de încovoiere și de contact utilizând standardele AGMA. Sprijină proiectarea cutiilor de viteze și a transmisiilor.

Lecția 2 • Elemente de asamblare, arcuri și ambreiaje

Proiectează îmbinări cu șuruburi sub tensiune și forfecare, arcuri elicoidale pentru sarcini statice și de oboseală și ambreiaje cu frecare. Completează setul standard de organe de mașini.

Lecția 3 • Proiectarea arborilor și a canalelor de pană

Dimensionează arborii pentru încovoiere, torsiune și oboseală combinate utilizând criteriile ASME și DE-Goodman. Acoperă canalele de pană, canelurile și ajustajele cu strângere pentru transmiterea cuplului.

Lecția 4 • Procesul de proiectare și standarde

Introduce procesul de proiectare inginerească, toleranțele și standardele industriale pentru componente mecanice. Stabilește abordarea sistematică utilizată în întreg capitolul.

Lecția 1 • Tehnologii de fabricație aditivă

Introduce procesele FDM, SLA, SLS și de fuziune în pat de pulbere pentru metale cu ghiduri de proiectare pentru AM. Poziționează metodele aditive în peisajul mai larg al fabricației.

Lecția 2 • Procese de sudare și îmbinare

Examinează sudarea cu arc electric, prin rezistență și în stare solidă, împreună cu îmbinarea adezivă și mecanică. Abordează proiectarea îmbinării și evaluarea calității sudurii.

Lecția 3 • Procese de prelucrare prin așchiere și tăiere

Analizează strunjirea, frezarea, găurirea și rectificarea cu modele de forță de așchiere și ecuații de durabilitate a sculei. Oferă baza pentru planificarea proceselor și programarea CNC.

Lecția 4 • Metrologie și controlul calității

Acoperă instrumentele de măsurare dimensională, controlul statistic al proceselor și indicii de capabilitate. Permite inginerilor să verifice dacă piesele fabricate respectă specificațiile de proiectare.

Lecția 1 • Metode de analiză a stabilității

Aplică criteriile Routh-Hurwitz, locul rădăcinilor și Nyquist pentru a evalua stabilitatea sistemelor închise. Oferă instrumentele analitice pentru proiectarea sigură a regulatoarelor.

Lecția 2 • Senzori, actuatoare și integrare mecatronică

Prezintă codificatoare (encodere), accelerometre, celule de sarcină, motoare DC și actuatoare hidraulice pentru sisteme mecatronice. Integrează detectarea și acționarea cu proiectarea controlului.

Lecția 3 • Proiectarea regulatoarelor PID și clasice

Proiectează regulatoare proporționale, integrale și derivative utilizând metodele Ziegler-Nichols și în domeniul frecvenței. Direct aplicabil controlului industrial al proceselor și mișcării.

Lecția 4 • Modelarea sistemelor și funcții de transfer

Deducerea modelelor de ecuații diferențiale pentru sisteme mecanice, electrice și termice și conversia lor în funcții de transfer. Stabilește fundația de modelare pentru proiectarea controlului.

Lecția 1 • Analiză dinamică și modală

Calculează frecvențe proprii, moduri proprii de vibrație și răspunsuri armonice folosind FEA. Sprijină evitarea vibrațiilor și proiectarea dinamicii structurale.

Lecția 2 • Validarea modelelor și bune practici

Stabilește protocoale de verificare, validare și cuantificare a incertitudinii pentru modelele FEA. Asigură că rezultatele simulării sunt credibile pentru deciziile de inginerie.

Lecția 3 • Teoria FEA și formulare

Deducerea matricei de rigiditate pentru elemente bară, grindă și plan din principiul lucrului mecanic virtual. Stabilește baza matematică pentru toate aplicațiile FEA ulterioare.

Lecția 4 • FEA termic și cuplat

Extinde FEA la conducția termică staționară și tranzitorie și cuplajul termo-mecanic. Permite analiza componentelor cu sarcini structurale și termice combinate.