آموزش متلب ، گام به گام، صفرتاصد! (قسمت چهارم)

بحث متغیرها را در قسمت سوم باز کردیم و میخوایم تکمیلش کنیم در این قسمت. خب بریم سراغ ادامه بحث آموزش گام به گام متلب 

کدهای پیچیده تر

برای اینکه یه یادآوری هم از قسمت قبل داشته باشیم کد زیر رو در متلب می زنیم

جوابی که متلب به ما میده به صورت زیر هستش

فرمان فرمت

به طور پیش فرض ، نرمافزار متلب اعداد رو با چهار رقم اعشار نشون میده. این به قالب کوتاه معروف هستش.

اما اگر دقت بیشتری می خواهید ، باید از دستور فرمت استفاده کنید.

فرمان فرمت تا ۱۶ رقم را بعد از اعشار نشان می ده.

برای مثال:

که جواب زیر رو بر میگردونه

یه مثال دیگه از این بحث می زنیم

که جواب زیر رو داریم

حالا یه دستور دیگه رو داریم تا دو رقم اعشار رو بررسی می کنیم

حالا نتیجه ی زیر رو میبینیم

گاهی ام دوست داریم اعداد رو به طور نمایی نشون بدیم

کافیه دستور زیر رو وارد کنیم

که جواب زیر رو می گیریم

دستور زیر رو هم داریم که ببینیم چطور نشون میده

که اینجوری جواب میده

۹)ایجاد بردار

بردار چیه؟ یک آرایه یک بعدی از اعداد هستش. بردار هاام انواع مختلفی داره مثل ردیفی و ستونی یا جفتش باهم.

حالا ببینیم چطوری این هارو ایجاد کنیم

برای مثال

که جواب زیر رو داریم

یه مثال دیگه داریم

که جواب زیر رو میده

حالا بخوایم این بردار به طور ستونی باشه باید به شکل زیر عمل کنیم

که اینجوری نمایش میده

۱۰)ایجاد ماتریس

یک ماتریس یک آرایه دو بعدی از اعداد است.

اینکه دستور رو چطور وارد می کنیم توضیح نمیدم، ولی خودتون شکل زیر رو ببینید متوجه میشید

دیدیم که اومدیم بردار های سطری و ستونی رو باهم ترکیب کردیم که جواب زیر رو میگیریم

خب این قسمت از آموزش متلب ، گام به گام، صفرتاصد! هم تموم شد. امیدوارم به کارتون بیاد.

 

آموزش متلب ، گام به گام، صفرتاصد! (قسمت سوم)

بعداز این که مقدمات نرم افزار متلب و پیش نیاز ها را در قسمت اول و قسمت دوم گفتیم در بحث آموزش صفرتاصد متلب میرسیم به بخش های پیشرفته تر.

۸) متغیرها در متلب

در محیط متلب هر متغیر یک آرایه یا ماتریس است. میشه متغیرها را به روش ساده‌ای مشخص کرد. برای مثال،

متلب بیانیه بالا را اجرا می کند و نتیجه زیر را می گرداند

یک ماتریس ۱ به ۱ به نام x ایجاد می کنه و مقدار ۵ رو در عنصر خود ذخیره می کند. بذارید مثال دیگری رو بررسی کنیم

متلب دستور بالا را اجرا می کند و نتیجه زیر را می گرداند

خب نکاتی که تا الان بهش رسیدیم این بود که

  • بعد از ورود یک متغیر به سیستم ، می تونید بعداً به آن مراجعه کنید.
  • متغیرها قبل از استفاده باید دارای مقادیر باشن.

هنگامی که یک عبارت نتیجه ای را که به هیچ متغیر اختصاص داده نشده است ، سیستم آن را به متغیری به نام ans اختصاص می ده ، که می تواند بعداً استفاده شود.

به عنوان مثال

که نتیجه زیر رو میده بهمون

همچنین میتونیم از این متغیر استفاده هم بکنیم مثل مثال زیر

که متلب نتیجه زیر رو بهمون میده

برای اطمینان بیشتر بیاید یک مثال دیگه رو هم بررسی کنیم

که نتیجه زیر رو بهمون میده

وظایف چنگانه

می توانید تک تک وظایف را در همان خط داشته باشید. مثلا،

که نتیجه زیر رو برمیگردونه

اسم تمام متغیرها یادم رفت!

اصلا جای نگرانی نیست، دستور who همه اون هارو بهتون نشون میده

که نتیجه زیر رو بهمون میده

فرمان whos اطلاعات کمی هم در مورد متغیرها نشون میده

  • متغیرهایی که هم اکنون در حافظه هستند
  • نوع هر متغیر
  • حافظه به هر متغیر اختصاص داده می شود
  • خواه متغیرهای پیچیده باشند یا نه

که نتیجه زیر برامون ظاهر میشه

فرمان  clear حافظه (یا متغیر مشخص شده) رو حذف می کنه.

خب اینم از این قسمت در بحث آموزش صفرتاصد متلب. امیدوارم براتون مفید بوده باشه. در قسمت بعدی این بحث رو به طور حرفه ای تری دنبال می کنیم.

اموزش ساخت عکس متحرک APNG در متلب (قسمت اول)

آیا چیزی از عکس های متحرک شنیده اید؟ آیا شما علاقه مند به ایجاد آنها در متلب هستید؟ در این قسمت از اموزش متلب قرار است برای ساخت انیمیشن هایی که در یک مرورگر وب قابل مشاهده هستند، تصویر متحرک بسازیم. با اموزش متلب همراه ما باشید.

در اینجا یک نمونه نمونه وجود دارد. آیا انیمیشن را در مرورگر وب خود مشاهده می کنید، یا فقط یک تصویر ثابت را می بینید؟

عکس متحرک در متلب

عکس متحرک در متلب

وقتی این تصویر را در لب تاب خود نگاه می کنید، با استفاده از Safari (نسخه ۱۱٫۱٫۲) و Chrome (نسخه ۶۲) متحرک می شود ، اما نه با مرورگر MATLAB.

باید اعتراف کنم که تا قبل از هفته گذشته ، هیچ وقت از پرونده های متحرک PNG نشنیده بودم ، وقتی اتفاق افتادم که آنها را در جواب های MATLAB ذکر کردم. یکی از صفحات پاسخ MATLAB که APNG در آن مورد بحث قرار گرفته است، این سؤال است که “چگونه می توانم تصاویر GIF متحرک را در MATLAB ایجاد کنم؟” ، جایی که رووی استفاده از APNG را به عنوان جایگزین برتر برای GIF پیشنهاد داد.

من کنجکاو بودم ، بنابراین شروع کردم به جستجوی آن.

اول ، یک پس زمینه قبلی. قالب تصویر PNG در دهه ۱۹۹۰ ایجاد شد و به عنوان جایگزینی برای GIF در نظر گرفته شده بود. این یک فرمت فایل بدون پس انداز کارآمد و محبوب است که به طور جهانی در مرورگرها و برنامه های دیگر پشتیبانی از فایل های تصویری پشتیبانی می کند. با این حال ، GIF یک قابلیت را دارد که PNG در اختیار ندارد: انیمیشن. به همین دلیل ، PNG با وجود برخی محدودیت های قانونی موقت مرتبط با استفاده از GIF در دهه ۱۹۹۰ ، هرگز GIF را برای استفاده در صفحات وب جایگزین نکرد.

به عنوان یک فرمت فایل تصویری ، GIF ضعف های قابل توجهی دارد. مورد اول این است که یک تصویر GIF می تواند حداکثر ۲۵۶ رنگ مختلف داشته باشد. برای GIF های متحرک ، این محدودیت برای هر فریم اعمال می شود. ضعف دوم این است که با صرفه جویی در تصویر با استفاده از شفافیت ، از یکی از ۲۵۶ رنگ استفاده می شود و شفافیت هر پیکسل تصویر کاملاً مات یا کاملاً شفاف است. این امر باعث می شود ساختن تصاویر با لبه های ضد انعطاف پذیری دشوار باشد ، همچنین باعث می شود وقتی یک تصویر GIF یا انیمیشن با استفاده از شفافیت در بالای تصویر پس زمینه ای متفاوت از آنچه در ابتدا برای ارائه تصویر استفاده شده است ، نمایش داده شود.

فرمت انیمیشن PNG برای غلبه بر هر دو ضعف در نظر گرفته شده بود. (همچنین ، بر خلاف GIF ، بحثی در مورد نحوه تلفظ PNG وجود ندارد.)

و در اینجا چند نکته جالب که من یاد گرفته ام:

پرونده APNG یک پرونده PNG معتبر است. با توجه به مشخصات PNG ، خوانندگان پرونده سازگار موظفند بخش هایی از پرونده را که از آنها نمی دانند چشم پوشی کنند. بنابراین ، یک خواننده سازگار PNG که از APNG استفاده نمی کند ، باید به سادگی اولین قاب تصویر را در پرونده نشان دهد.
ظاهراً ، جامعه مسئول حفظ مشخصات PNG هرگز پسوند مشخصات APNG را قبول نکرده و کتابخانه مرجع (libpng) را برای رسیدگی به APNG به روز نکرده است.
با وجود این ، APNG به سطح شگفت آور و گسترده ای از پشتیبانی مرورگر دست یافته است. مطابق با صفحه ویکی پدیا ، از این نوشتار ، فقط اینترنت اکسپلورر و مایکروسافت لبه دارای حق چاپ هستند.
معیارهای مختلفی به صورت آنلاین وجود دارد که ادعا می کنند اندازه پرونده های کوچکتر با APNG قابل دستیابی است ، با وجود این که پرونده های PNG فقط به ۲۵۶ رنگ محدود نمی شوند. من آن را تأیید نکرده ام ، اما معتقدم که این بهبود اندازه پرونده به دلیل ویژگی تمایز interframe اختیاری APNG است.
یک دستورالعمل نسبتاً ساده در صفحه ویکی پدیا برای ترکیب هر تعداد پرونده PNG در یک پرونده APNG وجود دارد.
در نهایت ، من به طور تصادفی فهمیدم که برنامه Preview در Mac قادر به تبدیل یک فایل GIF متحرک به پرونده APNG است. می توانید با مشاهده یک فایل GIF متحرک در Preview و سپس با استفاده از منوی “Export” این کار را به عنوان PNG ذخیره کنید. با انیمیشن دست نخورده ذخیره می شود.

تصویر متحرک در متلب

تصویر متحرک در متلب

در این حالت ، پرونده APNG تقریباً ۲٫۵ برابر اندازه پرونده GIF است ، بنابراین شاید برنامه Preview به طور کامل خروجی APNG را بهینه نکند. همچنین ، پرونده APNG اگر مستقیم از گرافیک اصلی ایجاد شده باشد ، کوچکتر خواهد بود ، زیرا به نظر می رسد که پرونده GIF از میرایی در میادین صفحه شطرنج استفاده می کند.

حال که با مفهوم این تصاویر آشنا شدید در قسمت بعدی این اموزش متلب به ایجاد کردن این تصاویر در نرم افزار متلب می پردازیم.

آموزش پیاده سازی فایل CAD در کامسول

در این آموزش کامسول در مورد وارد کردن CAD صحبت خواهیم کرد. بارها و بارها ، اولین وظیفه کاربر جدید کامسول بر عهده این است که دست خود را روی مدلهای CAD تیم طراحی بگذارند. از این گذشته، کامسول تجزیه و تحلیل را بر عهده دارد، که باید با روند طراحی ارتباط تنگاتنگی داشته باشد. در حالت ایده آل ، طراحی و تحلیل در یک فرآیند واحد یکپارچه شده است.

روش های مختلفی برای وارد کردن مدل های CAD با تجزیه و تحلیل وجود دارد. واردات مبتنی بر پرونده شاید متداول ترین روش است: وارد کردن فایلهای CAD به نرم افزار COMSOL. تعدادی فرمت فایل پشتیبانی می شود و می توانید اطلاعات بیشتری در مورد آن در اینجا بخوانید.

فرمت های فایل CAD

قالبهای معمول Parasolid® ، SAT® و STEP® و IGES هستند. بیشتر بسته های CAD از این پشتیبانی می کنند و می توانید برای واردات بیشتر به کامسول به راحتی در این قالب ها ذخیره کنید. علاوه بر این، می توانید از فرمت های فایل بومی CAD ، به عنوان مثال فرمت های Pro / ENGINEER® یا CATIA® V5 استفاده کنید.

یک قدم نزدیک تر به گردش کار کاملاً یکپارچه ، رابط دو طرفه به نرم افزار CAD است. این در شرایطی است که شما هم نرم افزار کامسول و هم نرم افزار CAD را فعال کنید و آنها مستقیماً ارتباط برقرار می کنند. ارزش افزوده برای این نوع رابط ، ارتباط بین طراحی CAD و تجزیه و تحلیل است: شما می توانید تغییرات طراحی را ایجاد کرده و در پرواز بدون آنکه نیازی به تنظیمات مدلهای مجزا برای هر مورد طراحی باشد، تغییر دهید.

هنگامی که هندسه CAD را در بحث آموزش کامسول در کامسول آماده کرده اید، زمان آن است که مش محاسبات را ایجاد کنید. در زیر من براساس بسیاری از تماسهای ما با کاربران COMSOL طی سال ها، نکات کلیدی را برای واردات و مشبک موفق جمع آوری کرده ام.

نکاتی درباره موفقیت آمیز و مشارکت

اطمینان حاصل کنید که آخرین نسخه برنامه CAD خود را قبل از صادر کردن به یک پرونده نصب کرده اید. این تجربه ما است که برای هر نسخه جدید از نرم افزار CAD اصلاحات زیادی ایجاد شده است.
شاید نیازی به گفتن نباشد ، اطمینان حاصل کنید که جدیدترین نسخه از COMSOL Multiphysics را نصب کرده اید (راهنمایی -> بررسی برای به روزرسانی ها را بررسی کنید).
شروع ساده و به تدریج پیچیدگی را بالا ببرید.
اگر قسمت پیچیده ای را وارد می کنید: ابتدا نسخه ساده شده را امتحان کنید. سپس جزئیات بیشتری را اضافه کنید.
اگر مونتاژ را وارد می کنید: با یک یا چند قسمت مش را شروع کنید. اگر مونتاژ بزرگی دارید و با مشکلات مشبک روبرو هستید ، اگر در اولین تلاش سعی کنید کل تکه ها را بلعید ، جستجو را ناکام بگذارید.
از آنجا که بیشتر مدل های CAD برای ورودی به تولید در نظر گرفته شده است ، درجه خاصی از شیب مجاز در نمایش تصویری مجاز است. با این وجود هر ابزار تجزیه و تحلیل ، یک مسابقه دقیق ریاضی بین سطوح مجاور را می طلبد. برای جلوگیری از ایجاد مشکلی در شکاف ها یا همپوشانی ، طرح را در برنامه CAD تغییر دهید یا از ابزارهای شکست و ترمیم در کامسول در بحث آموزش کامسول استفاده کنید.
فرمت های پرونده STL و IGES برای تجزیه و تحلیل کمتر مناسب هستند، زیرا آنها فقط حاوی یک مجموعه محدود از اطلاعات هستند. برای واردات هر نوع طرح پیچیده ، سایر قالبهای پشتیبانی شده CAD بهتر هستند.
این موارد همچنین در قسمت راهنماهای کاربر و دوره های واردات CAD به عمق پوشانده شده است.

سپس نوع دیگری از CAD را داریم: ECAD برای طراحی الکترونیک ، اما این یک داستان دیگر است و در آینده نزدیک آموزش داده خواهد شد.

آموزش متلب ، گام به گام، صفر تا صد! (قسمت دوم)

در قسمت اول به کلیات و معرفی نرم افزار و آموزش متلب پرداختیم. در این قسمت قصد داریم کم کم وارد محیط نرم افزار بشیم.

۶) محیط متلب

وقتی وارد محیط نرم افزار متلب میشیم تصویری مانند شکل زیر ظاهر میشه.

آموزش متلب

آموزش متلب

این صفحه شامل قسمت هایی میشه که به شرح زیراند:

الف) Current Folder: این پنل به شما اجازه می‌دهد تا به پوشه‌های پروژه و پرونده‌ها دسترسی داشته باشید.

آموزش متلب

آموزش متلب

ب) Command Window: این ناحیه اصلی است که در آن فرمان‌ها را می توان در خط فرمان وارد کرد. 

آموزش متلب

آموزش متلب

ج) Workspace: فضای کاری تمام متغیرهای ایجاد شده و / یا وارداتی از فایل را نشان می‌دهد.

آموزش متلب

آموزش متلب

۷) دست به کد شو

از یه مثال خیلی ساده شروع می کنیم.

بعد از اینکه دکمه ی enter زده بشه حاصل رو به ما نشون میده.

حالا بیاید چندتا مثال دیگه شبیه به این حل کنیم

وقتی که روی دکمه enter کلیک می‌کنیم، یا Ctrl + E را تایپ بزنیم، MATLAB آن را فورا اجرا می‌کنه.

یا یک مثال دیگه

که نتیجه اش میشه

یا گاهی ب مسئله ای رو به رو میشیم که جواب نداره مثل مثال زیر

که جواب اینگونه میشه

الف) استفاده از Semicolon (;) در متلب

semicolon )نشان‌دهنده پایان بخشیدن به اون خط از کد هستش. با مثال بیشتر کاربردش رو متوجه میشید.

که جوابی که به ما بعد از زدن دکمه enter می دهد به شکل زیر هستش.

ب) کامنت دادن

نماد درصد (%)برای نشان دادن یک خط توضیح مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال

ج) Save کردن

برای save کردن کارهای خود در متلب کافیه کد زیر رو در آخر کار خودتون بزنید.

همچنین برای فراخوانی فایل هم میتونید از دستور زیر استفاده کنید.

خب امیدوارم تا اینجای کار مطالب به دردتون خورده باشه. در قسمت بعدی وارد جزییات بیشتری از محیط متلب میشیم و بحث متغیرها را مطرح خواهیم کرد.

آموزش متلب، گام به گام، صفر تا صد! (قسمت اول)

هدف اصلی ما در گروه توسعه فناوری مهندسی (دیتک) آموزش به صورت کاربردی هست نه فقط اینکه وقت شما گرفته بشه و تهش هم هیچی به هیچی :). برای اینکه یک آموزش مثل آموزش متلب رو بشه خوب یاد گرفت باید پایه و گام به گام جلو رفت.

حالا مخاطب های این دوره کیا هستن و چه کسایی می تونن از این دوره استفاده کنند؟ اگه بخوام به صورت خلاصه خدمتتون عرض کنم هرکسی که به متلب نیاز داشته باشه یا بخواد برای تکمیل کردن رزومه اش یه زبون برنامه نویسی هم اضافه کنه، این دوره خیلی می تونه براش مفید باشه.

در این دوره ما به معنی واقعی سعی کردیم از صفر متلب رو آموزش بدیم و شما رو برای دوره های حرفه ای تر بعدی آماده کنیم. امیدوارم این دوره بتونه کمکی به مسیرتون بکنه.

همیشه شروع کار خیلی مهمه! تو این همه آموزش رنگارنگ که تو وب هست و کتابای قطور مختلف خیلی میتونه سر در گم تون کنه. پس خیلی مهمه شروع قوی و درستی داشته باشید تا بتونید تا آخر مسیر پیش برید😉

۱) متلب از کجا اومده؟؟

متلب یک زبان برنامه‌نویسی است که توسط MathWorks توسعه داده شده است. به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی ماتریسی آغاز شد که یک زبان برنامه‌نویسی  ساده است. مثال هایی که در ابتدا در آموزش آورده می شه سعی میشه از آسون ترین مثال ها باشه که آموزش ساده تر و کاربردی تر بکنه.

 

این برنامه آموزشی طوری تهیه شده که تمام افراد بتوانند از آن استفاده کنند و متلب را به صورت پیشرفته درک کنند. پس از اتمام این برنامه آموزشی خودتون را در سطحی می بینید که خیلی راحت خودتون رو به سطح بعدی ببرید و سریعتر پیشرفت کنید. البته برای آموزش متلب کلاس های حضوری هم برگزار می کنیم که خلاصه و فشره همین نکاتی هست که به صورت رایگان در اختیار شما قرار میدیم.

۲) پیش نیازها

ما فرض می‌کنیم که شما دانش کمی از برنامه‌نویسی کامپیوتر دارید و تا حدودی مفاهیمی مانند متغیرها، ثوابت و غیره را درک می‌کنید. اگر برنامه‌نویسی در هر زبان برنامه‌نویسی سطح بالا مانند C، C + + یا جاوا انجام دادید، آن وقت آموزش متلب مثل آب خوردن میمونه براتون.

۳) قدرت محاسباتی ریاضی متلب

متلب در هر جنبه از ریاضیات محاسباتی استفاده می‌شه. شکل‌های زیر برخی محاسبات ریاضی رایج هستند که معمولا در آن از آن‌ها استفاده می‌شود.

  • برخورد با Matrices و Arrays
  • گرافیک و گرافیک سه‌بعدی
  • جبر خطی
  • معادلات جبری
  • توابع غیر خطی
  • آمار
  • آنالیز داده
  • معادلات دیفرانسیل
  • محاسبات عددی
  • یکپارچگی
  • منحنی نصب
  • دیگر توابع ویژه

۴) ویژگی های اصلی متلب

این یک زبان سطح بالا برای محاسبات عددی، تصویرسازی و توسعه کاربرد است. همچنین یک محیط تعاملی برای اکتشاف، طراحی و حل مساله فراهم می‌کند. کتابخانه وسیعی از توابع ریاضی برای جبر خطی، آمار، آنالیز فوریه، پالایش، بهینه‌سازی عددی و حل معادلات دیفرانسیل معمولی فراهم می‌کند. این سیستم گرافیکی برای تصویرسازی داده‌ها و ابزارها برای ایجاد نمودارهای سفارشی فراهم می‌کند. رابط برنامه‌نویسی متلب به ابزارهای توسعه برای بهبود قابلیت نگهداری کیفیت و به حداکثر رساندن عملکرد کمک می‌کند. همچنین ابزارهایی برای ایجاد برنامه‌های کاربردی با رابط‌های گرافیکی سفارشی فراهم می‌کند. این مدل برای یکپارچه‌سازی الگوریتم های متلب براساس کاربردها و زبان‌های خارجی مثل C، جاوا، عمل می‌کند.

۵) مصارف متلب

متلب به عنوان یک ابزار محاسباتی در علوم و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیره که زمینه‌های فیزیک، شیمی، ریاضی و همه رشته‌های مهندسی را در بر داره پس در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد مثل پردازش سیگنال و ارتباطات، پردازش تصویر و ویدیو، سیستم‌های کنترل، آزمون و اندازه‌گیری و….

راهکار مهندسی برای بهبود آینده ی دنیا

برای پیشبینی آینده هیچ چیز قطعی ای وجود ندارد، اما یک چیز قطعی است: مهندسان نقش مهمی در شکل دادن به دنیای فردا با دید، مهارت و توانایی خود، ایفا می کنند. با ساخت زیرساخت های ضروری که جامعه به آن وابسته است، دانش مهندسی را به عمل تبدیل می کنند و مسیر را از مفهوم تا خلقت عملی هموار می کنند. فن آوری ها به سرعت در حال تغییر هستند که ما نمی توانیم با اطمینان بگوییم که دنیای ما ۱۰ یا ۲۰ یا ۳۰ سال دگر، چه شگفتی های جدیدی قرار است ظاهر شود. بیایید به نمونه هایی که مهندسان در حال انجام این کار هستند نگاه کنیم.

انرژی

در سال ۲۰۱۶، محققان MIT در حال ساخت یک اره برقی کوچک بودند که بتواند از ارتعاشات کم اره انرژی تولید کند. این پروژه ها با هدف حذف کامل باتری از وسایل است. نمونه هایی نیز بر روی پل در حال انجام است. همچنین از این سنسور ها می توان برای مانیتورینگ یک خط لوله یا کارخانه استفاده شود تا به صورت آنلاین آلودگی را گزارش کند.

چاپ سه بعدی

پس از کشف چاپ سه بعدی، این فناوری به سرعت مورد استفاده و توسعه توسط مهندسان قرار گرفت. چاپ سه بعدی که پیش از این فقط مخصوص پلاستیک بود با پیشرفت چشم گیری که داشته است تقریبا می تواند همه ی مواد را چاپ کند. چاپگرهای ۳D هم اکنون می توانند همه چیز را از ارگان های مصنوعی و خانه های واقعی، مواد غذایی و پنل های خورشیدی ایجاد کنند. همه اینها در کسری از هزینه های قبلی است.

نانومواد انعطاف پذیر

مهندسین Caltech با موفقیت نشان دادند، سرامیک متعارف با یک کنترلر معماری در مقیاس نانو، می تواند چه تاثیری داشته باشد. نتیجه نهایی، سرامیک هایی است که به عنوان سرامیک های معمولی قوی هستند، اما سبک تر و در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود. از طریق همکاری با HRL Laboratories، آنها قادر به تولید مواد با تراسهای بزرگتر، میکرو اسکلت هستند که به اندازه کافی با وزن کم هستند.

نمک زدایی اسمز معکوس

بزرگترین کارخانه نمک زدایی آب شور در تل آویو، اسرائیل ساخته شده است و ظرفیت تولید ۲۰ درصد از مصرف آب کشور را دارد. تاسیسات صنعتی جدید برای دولت اسرائیل توسط شرکت دفع نمک زده اسرائیل یا فناوری IDE، از یک تکنولوژی آب شیرین کن معمولی به نام اسمز معکوس (RO) استفاده می کند.

ماشین های مستقل

بیشتر شرکت های پیشرو در زمینه خودرو (فورد، تویوتا، ولوو) مدل های خودمختار مفهومی خود را به بازار عرضه می کنند. اما با آخرین پیشرفت های گوگل و تسلا در این زمینه، ماشین های خود رانندگی نزدیک تر از همیشه هستند. به گفته مهندسان مکانیک، انتظار می رود که در طی ۲۰ سال آینده، حمل و نقل آمریکا به طور کامل بدون راننده باشد.

هر کس می تواند در مورد آینده آرزو کند، اما مهندسان کسانی هستند که در واقع این رویاها را به واقعیت تبدیل می کنند.

 

نویسنده: پوریا صادق لو

۶۰طرح برای نرم افزارهای طراحی

مهندسان و دانشجویانی که تازه شروع به یادگیری نرم افزارهای طراحی می کنند همواره پی نقشه هایی برای طراحی میگردند که هم به یادگیری آن ها کمک کند هم برای طراحی به آن ها ایده دهد. ما در این جا یک مجموعه ای را اماده کرده ایم تا بتواند به شما برای شروع کار ایده دهد و مهارت شما را در طراحی با استفاده از نرم افزار های طراحی ارتقا بخشد.

البته این طرح ها برای نرم افزار طراحی ZW3D آماده شده است ولی می توان به راحتی این طرح ها را در نرم افزارهای طراحی دیگر ازجمله SolidWorks، CATIA استفاده کرد و به کمک این نرم افزار ها نیز می توان این طرح ها را رسم کرد.

نرم افزارهای طراحی

نرم افزارهای طراحی

نرم افزار های طراحی

نرم افزار های طراحی

تحلیل تیر یک سر درگیر در اباکوس

طرح مسئله برای حل در اباکوس

تیری فولادی با مدول یانگ ۲۰۰ گیگاپاسکال، نسبت پواسون ۰٫۳ و سطح مقطع Tشکل را در نظر بگیرید که تحت بار عمودی قرار گرفته است. چنانچه تنش تسلیم سازه ۱۲۰۰ مگاپاسکال در نظر گرفته شود، کانتور تنش را در این تیر بدست آورید.

ترسیم هندسی

با توجه به این که تیر را به صورت سه بعدی در نظر میگیریم، از ماژول   Part گزینه  ۳Dو Deformable را انتخاب کرده و مطابق اندازه های در شکل، به کشیدن آن میپردازیم.

اباکوس

  • با استفاده از گزینه  شکل مورد نظر را رسم میکنیم. سپس با استفاده از  به شکل رسم شده مقدار میدهیم.

اباکوس

  • پس از تایید کردن وارد پنجره رو به رو شده، مقدار طول تیر را وارد می کنیم و سپس تایید میکنیم.

اباکوس

 

انتخاب خواص مواد

  • در ادامه، جهت وارد کردن خواص مکانیکی و تعریف سطح مقطع مورد نظر به ماژول Property میرویم.
  • در اینجا قصد داریم الاستیک و خواص پلاستیک ماده را تعریف کنیم. برای این کار ابتدا به روی کلیک میکنیم. سپس به قسمت میرویم و مطابق جدول زیر داده ها را وارد میکنیم.

  • برای وارد کردن خواص پلاستیک هم کافی است به قسمت برویم و مطابق جدول زیر داده ها را وارد کنیم.

  • سپس بر روی دکمه ی  کلیک کرده و مانند تصاویر زیر عمل میکنیم.

 

اباکوس

  • سپس در مرحله بعد بر روی دکمه ی کلیک کرده و مانند تصویر کل جسم را انتخاب میکنیم سپس دکمه تاکید را فشار می دهیم. در اخر به نشانه ی تایید باید جسم ما سبز شود.

 مونتاژ تیر و تعیین گام زمانی حل در آباکوس

  • سپس، در محیط Assembly نسبت به مونتاژ قطعه اقدام میکنیم. برای این کار بر روی دکمه ی کلیک میکنیم و مانند شکل زیر عمل میکنیم.

اباکوس

ماژول  Step

  • برای ایجاد مراحل تحلیل وارد ماژول Step شوید. بر روی دکمه کلیک کرده تا پنجره رو به رو باز شود. از آنجایی که بارگذاری مورد نظر استاتیکی است، گزینه  Static را در بخش پایین انتخاب می‌کنیم و در ادامه، Nlgeom را به On تغییر می‌دهیم تا نرم‌افزار اجازه تغییر شکل‌های بزرگ را بدهد.

اباکوس

اعمال شرایط مرزی، بارگذاری

  • برای تعیین شرایط مرزی را کیلک کرده و مراحل زیر را انجام میدهیم.

سطح مقطع تیر را انتخاب میکنیم.

  • برای اعمال فشارکافی است بر روی دکمه کلیک کنیم و مانند شکل زیر عمل کنیم.

 

اباکوس

مشبندی

  • ابتدا بر روی دکمه ی کلیک میکنیم و مانند تصویر زیر عمل میکنیم و در اخر تایید را میزنیم.

اباکوس

  • سپس بر روی دکمه ی کلیک میکنیم و اندازه مش را ۰٫۲۵ قرار میدهیم.

اباکوس

  • و در اخر بر روی دکمه ی کلیک میکنیم و دکمه yes را میزنیم تا شکل زیر حاصل شود.

اباکوس

آغاز تحلیل عملیات

  • ابتدا به ماژل job رفته و روی گزینه کلیک میکنیم و روی continue کلیک میکنیم تا پنجره زیر ظاهر شود، سپس تایید را میزنیم.

اباکوس

تحلیل عملیات

  • در ادامه بر روی دکمه ی کلیک میکنیم و submit را فشار میدهیم و بعد از آن monitor و بعد از آن result را میزنیم.

تحلیل تیر در آباکوس

شبیه سازی Stress Corrosion در کامسول

در این مقاله قصد داریم Stress Corrosion را با استفاده از نرم افزار کامسول و با استفاده از ماژول خوردگی آن بررسی کنیم.

مقدمه

خطوط لوله های فولادی انتقال نفت و گاز شرایط پیچیده ای از تنش / فشار را تحمل می کنند. علاوه بر تنش از طریق فشار داخلی، خطوط لوله به علت حرکت خاک اطراف تحت فشار قرار می گیرند. تاثیر این تغییر شکل الاستیک و پلاستیک در خوردگی خطوط لوله در این مثال نشان داده شده است.

انحلال آهن (واکنش آندی) و احیا هیدروژن (واکنش کاتدی) به عنوان واکنش های الکتروشیمیایی در نظر گرفته می شوند.

هندسه مدل

هندسه مدل از خط لوله فولادی و دامنه اطراف خاک تشکیل شده است. طول خط لوله ۲ متر و ضخامت دیواره ۱۹٫۱ میلی متر است. نقص خوردگی در قسمت بیرونی خط لوله، بیضی شکل، با طول ۲۰۰ میلیمتر و عمق ۱۱٫۴۶ میلیمتر است. هدایت الکترولیت حوزه خاک در S / m 0.096.

شکل1: هندسه مدل در COMSOL شامل یک خط لوله با نقص خوردگی و دامنه اطراف خاک است

شکل۱: هندسه مدل در کامسول شامل یک خط لوله با نقص خوردگی و دامنه اطراف خاک است

Elastoplastic Stress

شبیه سازی تنش elastoplastic با استفاده از مدل دارای انعطاف کرنش کوچک روی خط لوله انجام می شود. تابع سخت شدن، σyhard، به عنوان تعریف شده است:

εp تغییر شکل پلاستیک ، σe است تنش فون میزس، E مدول یانگ (۲۰۷۰۰۰۰۰۰۰۰۰) و σys استحکام فولاد آلیاژی (۸۰۶۰۰۰۰۰۰ Pa) است.

Electrochemical Reactions

واکنش های انحلال آهن (آندی) و احیا هیدروژن (کاتدی) دو واکنش الکتروشیمیایی هستند که در سطح ناقل خوردگی خطوط لوله رخ می دهد. بقیه سطوح خط لوله به صورت الکتروشیمیایی غیر فعال هستند.

برای بیان مدل واکنش انحلال آهن، یک چگالی جریان موضعی آندی تعریف شده است:

اعداد مورد نیاز برای جایگزاری در فرمول های بالا جهت محاسبه به شرح زیر است:

disp “0.001 [m]” Displacement

Eeq0a “-0.859 [V]” “Equilibrium potential for iron dissolution vs SCE in absence of stress”

Eeq0c -0.644[V] “Equilibrium potential for hydrogen evolution vs SCE in absence of stress”

i0a 2.353e-3[A/m^2] “Exchange current density for iron dissolution”

ba 118[mV] “Tafel slope for iron dissolution”

i0c 1.457e-2[A/m^2] “Exchange current density for hydrogen evolution”

bc -207[mV] “Tafel slope for hydrogen evolution”

deltaPm 806e6[Pa]/3 “Excess pressure to elastic deformation”

Vm “7.13e-6 [m^3/mol]” “Molar volume of steel”

zm 2 “Charge number”

T 298.15[K] Temperature

nu 0.45 “Orientation dependent factor”

alpha 1.67e11[1/cm^2] Coefficient

N0 1e8[1/cm^2] “Initial dislocation density”

deltaEeqae -(deltaPm*Vm/(zm*F_const)) “Change in equilibrium potential due elastic deformation”

sigmal “0.096 [S/m]” “Electrolyte conductivity”

حال می رویم سراغ رابطه ی تافل در واکنش کاتدی:

 

 

 

نتایج و بحث

شکل ۲ توزیع پتانسیل الکترولیت (V) در دامنه خاک و توزیع تنش فون میزس (MPa) در دامنه لوله را در نرم افزار کامسول نشان می دهد، همانطور که نشان داده شده است جابجایی مجاز ۴ میلیمتر در جهت x است. می توان دید که تنش های محلی در نزدیکی نقص خوردگی به طور قابل توجهی بالاتر از سایر خطوط لوله است. توزیع پتانسیل الکترولیتی غیرمستقیم در نزدیکی نقص خوردگی همچنین در شکل ۲ نشان داده شده است، همانطور که در ناحیه نیم دایره ای می بینید.

شکل 2: توزیع پتانسیل الکترولیت در حوزه خاک و توزیع تنش فون میزس در ناحیه خط لوله برای جابجایی مجاز 4 میلیمتر.

شکل ۲: توزیع پتانسیل الکترولیت در حوزه خاک و توزیع تنش فون میزس در ناحیه خط لوله برای جابجایی مجاز ۴ میلیمتر.

 

شکل ۳ توزیع تنش فون میزس در طول طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز به ترتیب ۱٫۳۷۵ میلی متر، ۲٫۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر را در کامسول نشان می دهد. تنش فون میزس با افزایش فشار کششی افزایش می یابد همانطور که در مرکز نقص خوردگی مشخص است. برای تنش کششی ۳٫۷۵ میلیمتر و ۴ میلی متر، مشاهده شده است که تنش موضعی، به ویژه در مرکز نقص خوردگی، بیش از مقاومت فولاد آلیاژی (۱۰۶ × ۸۰۶) است. این باعث تغییر شکل پلاستیک در مرکز نقص خوردگی می شود، در حالی که تغییر شکل در ناحیه باقی مانده از نقص خوردگی در محدوده الاستیک باقی می ماند. برای تنش کششی پایین تر از ۱٫۳۷۵ میلی متر و ۲٫۷۵ میلی متر، تمام نقص خوردگی مشاهده شده در محدوده تغییر شکل الاستیک دیده می شود.

شکل 3: توزیع تنش فون میزس در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از 375 میلی متر، 75 میلی متر، 3.75 میلی متر و 4 میلی متر.

شکل ۳: توزیع تنش فون میزس در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۳۷۵ میلی متر، ۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر.

 

شکل ۴ توزیع پتانسیل خوردگی را در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۳۷۵ میلی متر، ۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر را نشان می دهد.

شکل 4: توزیع پتانسیل خوردگی در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از 1.375 میلی متر، 2.75 میلی متر، 3.75 میلی متر و 4 میلی متر.

شکل ۴: توزیع پتانسیل خوردگی در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۱٫۳۷۵ میلی متر، ۲٫۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر.

 

شکل ۵ توزیع چگالی جریان آندی را در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۳۷۵ میلی متر، ۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر نشان می دهد. برای تنش کششی کمتر از ۱٫۳۷۵ میلی متر و ۲٫۷۵ میلی متر، تغییرات در چگالی جریان آندی در طول طول نقص خوردگی شبیه رفتار بالقوه خوردگی است. با این حال، برای تنشهای بالاتر از ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر، تغییرات در چگالی جریان آندی به طور قابل توجهی غیر یکنواخت است، به ویژه در مرکز نقص خوردگی. دیده می شود که چگالی جریان آندی به طور قابل توجهی در مرکز نقص خوردگی افزایش می یابد، در حالی که در هر دو طرف نقص خوردگی برای تنش های بالاتر کاهش می یابد.

 

شکل 5: توزیع تراکم جریان آندی در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از 1.375 میلی متر، 2.75 میلی متر، 3.75 میلی متر و 4 میلی متر

شکل ۵: توزیع تراکم جریان آندی در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۱٫۳۷۵ میلی متر، ۲٫۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر

شکل ۶ توزیع چگالی جریان کاتدی در طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۳۷۵ میلی متر، ۲٫۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر در کامسول نشان می دهد. می توان دید که چگالی جریان کاتدی منفی با افزایش فشار کششی افزایش می یابد و در مرکز نقص خوردگی منفی تر از سایر قسمت ها است.

شکل 6: توزیع تراکم جریان کاتدی در امتداد طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از 1.375 میلی متر، 2.75 میلی متر، 3.75 میلی متر و 4 میلی متر.

شکل ۶: توزیع تراکم جریان کاتدی در امتداد طول نقص خوردگی برای جابجایی های مجاز از ۱٫۳۷۵ میلی متر، ۲٫۷۵ میلی متر، ۳٫۷۵ میلی متر و ۴ میلی متر.