معرفی آشنایی با سازه

[Maryam Poursoleymani 62]

سازه به دلیل تناسب بسیار زیادی که با گرایش جامدات مکانیک دارد مورد توجه مهندسان مکانیک و هوافضا می باشد مهم ترین ویژگی ساختار سازه های هوافضا وزن سبک آن هاست .چرا که وزن نقش مهمی در عملکرد و اقتصاد هواپیما ایفا می کند.این اهمیت حیاتی سبب تفاوت عمده بین طراحی سازه هواپیما و انواع دیگر طراحی سازه می شود. سازه‌های هوافضایی به مطالعه و بررسی سازه‌های هواپیما و دیگر هوا/فضاگردها می‌پردازد و هدف آن طراحی سازه‌هایی است که علاوه بر استواری کافی در برابر بارهای آیرودینامیکی و دیگر بارهای استاتیکی وارد بر وسایل پرنده، کمترین وزن ممکن را نیز داشته باشند.

دروسی که باید به آن توجه ویژه ای شود طراحی و تحلیل سازه است که در سطوح مختلف ارئه می شود.از طرفی آشنایی کلی مهندس سازه با پیکره هواپیما و دید واقعی او به پرنده موجب شده که مهندسین سازه وارد مرحله طراحی کل هواپیما نیز بشوند و از دید کلی خود در این راه استفاده کنند.

 

 

علم سازه سالهاست که مدیون هوافضاست مانند بسیاری از علوم دیگر و دلیل اصلی آن سرمایه گذاری عظیم تحقیقاتی می باشد.سازه به عنوان پیکره اصلی یک هواپیما و یا فضاپیما اکثر وزن آنها را شامل می شود(به طورمثال در هواپیما وزن خالی هواپیما نیمی از وزن کل آن است)در نتیجه کاهش وزن که در هوافضا بزرگترین چالش است هزینه های تحقیقاتی را به سوی سازه سوق می دهد که این سرمایه گذاری در بخش هایی مانند استفاده از مواد جدید،بهبود تکنولوژی ساخت و بهینه سازی های مختلف و ... انجام می شود و درنتیجه هوافضا بسیار در علم سازه پیشرو بوده است و به پیشرفت کلی آن کمک کرده است.

اهمیت سازه در امنیت جانی مسافران است،سازه مخصوصا در هواپیما نسبت مستقیمی با امنیت دارد در نتیجه استحکام آن نیز اهمیت بالایی دارد و این خود تست ها و تحقیقات سازه ای چند برابر می کند و آن را در صدر تست های هواپیما برای دریافت مجوزهای لازم قرار می دهد.

 

موقعیت شغلی

حیطه کاری این گرایش بسیار وسیع است و آن ها قادرند در موضوعات کاملا غیر هوافضایی نیز وارد شوند.در نتیجه برای کسانی که نمی خواهند کار نظامی بکنند سازه گرایش مناسبی است.مانند صنایع خودرو و تمام موقیت های شغلی که برای یک مهندس مکانیک جامدات وجود دارد. تمام وسایل هوافضایی دارای بعد سازه هستند و در نتیجه نیاز به طراح سازه دارند (ولی بعضی گرایش ها اینگونه نیستند مانند پیشرانش که در گلایدر ها و بسیاری از وسایل اولیه یا وجود ندارند یا قابلیت طراحی ندارند و تنها به استفاده از محصول شرکت های بزرگ کفایت می کنند)در نتیجه در مراکز هوافضایی گروه سازه جزء فعال ترین گروه هاست.در دنیا اکثر طراحی های هواپیما نیز توسط مهندسان سازه انجام می شود و اکثرا سر طراح پروژه های عظیم هوایی نیز سازه ای هستند که البته در ایران اینگونه نیست.در بحث ماهواره نیز طراحی و چینش اصلی توسط مهندس سازه انجام می شود و در واقع تمام گرایش ها کار خود را به سازه تحویل می دهند و در نهایت امر سازه در مورد چینش آن تصمیم می گیرد.

 

مشکل اصلی این رشته در ایران مواد است و پس از آن تکنولوژی ساخت.در ایران بحث سازه های کامپوزیتی بسیار داغ است و این در حالی است که ما در این زمینه نیز خریدار هستیم .چالش مواد خود را در بحث پیشرانش به شدت نشان می دهد و این موضوع دانشمندان ایران را تا کنون از ساخت یک موتور جت در ابعاد بزرگ باز داشته است.در زمینه تئوری های علمی شاید کمبود چندین درسازه نیست و بحث اصلی مراحل ساخت است از مواد گرفته تا تولید تا عیب یابی و تعمیر و نگه داری.

نرم افزار ها

نرم افزارهای طراحی و تحلیلی نقش بسیار مهمی در علم سازه بازی می کنند و دلیل اصلی آن هم کاربرد گسترده روش المان محدود در حل مسائل سازه است نرم افزارهای طراحی : CATIA و SOLID WORK معروف ترین هستند دربین این دو نرم افزار،CATIA از قابلیت های بسیار بالا و حتی شگفت انگیزی دارد و می توان از آن در سطوح مختلفی در مدلینگ استفاده کرد..Solid Work این نرم افزار قابلیت های کمتری نسبت به CATIA دارد اما بسیار برای کاربر آسان تر و یادگیری آن سهل تر است.در عین حال ویژگی های جدیدتری مانند بهینه سازی و تحلیل های ساده نیز به آن اضافه شده است.

 

نرم افزارهای تحلیل : ABAQUS و ANSYS مطرح هستند که بر پایه المان محدود استوارند. ABAQUSدارای محیطی بسیار ساده تر برای کاربر است و تمام ویژگی هایش را به صورت تصویری به نمایش می گذارد و سرعت آن بالاتر و نتایج آن راحتر در اختیار کاربر قرار می گیرد.ANSYS از نظر محیط پیچیده تر است ولی برای کد نویسی و بررسی و تحلیل برهمکنش سیال و جامد مناسب تر است اما یافتن اختارها و برطرف کردن آنها در این نرم افزار دشوار است.

 

وضعیت رشته در دانشگاه های ایران

در زمینه سازه دانشگاه امیرکبیر حرف اول را از لحاظ بعد علمی می زند و بیشترین سخت گیری نیز در این دانشگاه انجام می شود.که البته ظرفیت بسیار محدودی برای این گرایش در سال 91 در دانشگاه امیرکبیر در نظر گرفته شد.دانشگاه شریف عملکرد بالایی در این زمینه ندارد و سخت گیری چندانی هم در این گرایش نیست و در نتیجه خروجی چندانی هم ندارد گرچه دانشگاه شریف همیشه نام و اعتبار خود را دارد و ارتباطش با صنعت نیز قوی است.دانشگاه تهران تقریبا ضعیف ترین است به دلیل تازه کار بودن در زمینه هوافضا و هنوز نتوانسته است جایی برای خود در این صنعت باز کند.دانشگاه خواجه نصیر هم از نظر علمی و هم از نظر ارتباط با صنعت و دانشجو در این زمینه خاص،حرفی برای گفتن ندارد.دانشگاه علم و صنعت به واسطه قرار گرفتن رشته هوافضا در دانشکده مکانیک به عنوان گروه و سطح فوق العاده بالای مکانیک جامدات این دانشگاه (مخصوصا در قسمت سازه های کامپوزیتی) دارای سطح علمی مناسبی است در واقع تعداد اساتید سازه ای که فارغ التحصیل رشته هوافضا باشند در این دانشگاه بسیار پایین است و دلیل قوت علمی بالای آن گروه بودن هوافضا در دانشکده مکانیک و استفاده از اساتید مکانیکی است.از لحاظ پروژه های صنعتی و آزمایشگاه ها و کارگاه های خاص(خصوصا کامپوزیت)سطح مناسبی را دارد،البته به لحاظ رتبه کنکور دانشجویان بعد از شریف و امیرکبیر و تهران قرار می گیرد و از نظر سطح دانشجو شاید پایین تر از دانشگاه های مذکور باشد.