اشنايي با گرايش سازه هاي هوافضايي

در این بخش به معرفی گرایش سازه در مهندسی هوافضا می پردازیم.گرایش سازه به دلیل تناسب بسیار زیادی که با گرایش جامدات مکانیک دارد مورد توجه مهندسان مکانیک و هوافضا می باشد (البته اگه این دو مهندسی رو کمی جدا تصور کنیم).تنها تفاوت این گرایش در هوافضا بررسی تئوری ها بر روی سازه های هوایی وفضایی است.

 

تعریف ساده گرایش سازه

سازه‌های هوافضایی به‌ مطالعه، بررسی و بهینه‌سازی سازه‌های هواپیما و دیگر وسایل پرنده می‌پردازد. هدف آن طراحی و تحلیل 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. ضمن اینکه باید بتوانند در برابر ارتعاشات و سایر عوامل محیطی نظیر تغییرات زیاد و سریع دما و رطوبت نیز مقاوم باشند.

در واقع یک مهدس سازه باید توانایی طراحی و تحلیل سازه یک پرنده را داشته باشد.این مقوله نیازمند آشنایی با بارهای وارد بر این سازه ها و همچنین آشنایی با تئوری های موجود برای تحلیل آنهاست.البته علم روز سازه بیشتر بر پایه تحلیل های نرم افزاری بنا شده است گرچه همچنان فاز طراحی که خود نوعی هنر محسوب می شود به طور مستقیم توسط مهندسین انجام می گیرد.

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

مورد بعدی بحث بهینه سازی است که جایگاه بسیار مهمی را در علم امروز دارد و  در سازه نیز از اهمیت دو چندانی برخوردار است در نتیجه آشنایی با الگوریتم ها و روش های بهینه سازی برای یک مهندس سازه ضروری است.

اهمیت گرایش سازه

اشاره به این نکته الزامی است که در واقع 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.

نکته بسیار مهم دیگر 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.

آینده شغلی

شاید چالش بزرگ اکثر دانشجویان هوافضا این باشد که در نهایت باید شغلی نظامی یا مرتبط با مراکز نظامی را انتخاب کنند (که این موضوع در سرار دنیا وجود دارد و البته این واقیتی است که علوم مهندسی هرگز بدون بودجه نظامی قادر نبودند به جایگاه فعلی خود برسند) این نگرانی در بین دانشجویان گرایش سازه کمتر از دیگر گرایش هاست چرا که حیطه کاری آنها بسیار وسیع است و 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.

در عین حال 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.اما یک نکته که شاید برای عده ای منفی باشد اینست که سازه بیش از دیگر گرایش ها ممکن است وارد فاز عملی شود و یک مخصص سازه گاهی مجبور به انجام کارهای یک تکنسین هم می شود مانند ساخت قالب ریزی و از این دست کارها.نکته دیگر حساسیت این بحث است که تمام نتایج یک پروژه به عملکرد سازه آن بستگی دارد در نتیجه وظیفه بسیار سنگینی بر دوش طراحان سازه است.

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.

ظرفیت دانشگاه های دارای این گرایش فوق لیسانس :

ظرفیت دانشگاه های دارای این گرایش دکترا :

سال ۹۱

وضعیت رشته در دانشگاه های مطرح

در زمینه سازه در رشته هوافضا 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 ۹۱ 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.

دروس کارشناسی ارشد 

در دانشگاه های مختلف دروس متفاوتی ارئه می شود که چند نمونه از آنها را بیان می کنیم :

·         ریاضیات پیشرفته -۱                    

·         مکانیک محیط پیوسته

·         مکانیک شکست

·         شکل دهی فلزات

·         کنترل خودکار و پیشرفته

·         مواد مرکب – کامپوزیت ها

·         تئوری صفحه ها و پوسته ها

·         روش اجزاء محدود

·         سیستمهای دینامیکی

·         ائروالاستیسیته

  تحلیل سازه های پیشرفته هوا فضائی

·            ديناميک سازه : ۳ واحد

·           تحليل سازه های پيشرفته هوا فضائی : ۳ واحد

·           روش اجزاء محدود : ۳ واحد

·           طراحی پيشرفته وسائل نقليه هوائی : ۳ واحد

·           طراحی سازه های فضائی پيشرفته : ۳ واحد

·           آئرو الاستيسيته : ۳ واحد

      تئوری الاستيسيته : ۳ واحد

·         ديناميک سازه

·         تحليل سازه هاي پيشرفته هوافضائي

·         روشهاي اجزاء محدود

·         طراحي پيشرفته وسائل نقليه هوايي

·         طراحي سازه هاي فضايي پيشرفته

·         آئروالاستيسيته

·         ارتعاشات سيستمهاي ممتد

·         خستگي و شکست و خزش

·         مکانيک مواد مرکب

·         تحليل تجربي تنش

·        پايداري سازه هاي هوايي

·         ديناميک پيشرفته

·         ارتعاشات پيشرفته

·         تئوري صفحه ها و پوسته ها

    ارتعاشات اتفاقي

V- Aero-Structures

·         Finite Element Methods               

·         Aero elasticity     

·         Advance Design of Aerospace Vehicle

·         Design and Layout of Aerospace Structures

·         Structural Dynamics

·         Advanced Structural Analysis

·         Vibration Of Continuous Systems

·         Fracture and Fatigue              

·         Composite Material Mechanics

·         Experimental Stress Analysis

·         Aerospace Structural Stability

·         Advanced Dynamics

·         Advanced Vibration

·         Shells And Plates Theory  

   Random Vibration

 

چالش ها گرایش سازه هوافضا

چالش 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 های و مهارت ها

نرم افزارهای طراحی و تحلیلی نقش بسیار مهمی در علم سازه بازی می کنند و دلیل اصلی آن هم کاربد گسترده روش المان محدود در حل مسائل سازه است در نتیجه دانشجویان سازه باید نرم افزارهای مربوط به تحلیل را فرا گرفته باشند.

 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.در بسیاری از موارد حتی حرفه ای های این نرم افزار هم تمام قسمت های آن را نمی شناسند.

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.

معرفی کتاب های مربوط به گرایش سازه

تحلیل سازه :کتاب تحلیل سازه مگسون( Aircraft_structures_for_engineering_students) و کتاب آنالیز سازه نیو (Airframe Stress Analysis and Sizing Niu)

طراحی سازه :کتاب طراحی سازه هواپیمای برون

(Analysis_And_Design_Of_Flight_Vehicles_Structures_Bruhn)  و کتاب طراحی ایرفریم نیو  (Airframe Structural Design

المان محدود  Stasa  :   Applied Finite Element Analysis for Engineers by   

مقاومت مصالح بیر و جانسون : By Beer, Johnston, & Dewolf Mechanics Of Materials

کتابهای دیگر :

http://asec.ir/post-22.aspx

3 دیدگاه درباره “اشنايي با گرايش سازه هاي هوافضايي

  1. عشق هوافضا

    خیلی خوبه که معرفی گرایش ها رو گذاشتید ولی فقط معرفی سه تا از گرایش ها هست بقیه اش کجاست؟ مهندسی فضایی و …

    پاسخ
  2. عرفان

    با عرض سلام رتبه ی بنده ۱۲۳۰ شده ومتاسفانه انتخاب اول ودوم رامالک اشتر اصفهان شبانه زدم .حالا باید برای مصاحبه برم دانشاه میخواستم بدونم با این رتبه میتونم روزانه هما دانشگاه برم البته گرایش ایرو یا سازه

    پاسخ

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *