תכן: מידול, סטטיקה, חוזק, פרקי מכונות ובקרה

מכניקה הנדסית היא שם כולל למכלול הידע והמיומנויות הנדרש כדי לבצע תכן (Design) של מערכות הנדסיות. קיימים שלושה סוגים של תכן הנדסי: תכן מכני לפי תכונות החומר, תכן מכני לפי עומס מרבי ותכן מכני לפי מידות החלק הרצויות. בקובץ המקושר כאן מופיע ריכוז כל הנוסחאות במכניקה הנדסית.

1. תכן לפי תכונות החומר הנתונות: מאמץ כניעה, מקדם ביטחון, מאמץ מותר לתכנון. בעיות מהסוג הזה יוצאות מההנחה שמידות החלק נתונות, העומס נתון ואנו נדרשים לבדוק האם המאמץ שנוצר אינו גדול מהמאמץ המותר שמוגדר על-ידי מאמץ הכניעה של החומר ומקדם הביטחון שהמתכנן קובע.

2. תכן לפי העומס המרבי שניתן להפעיל על החלק: בבעיות מסוג זה דרוש למצוא את העומס (כוח או מומנט) המרבי שמותר להפעיל על החלק כאשר נתונים המאמץ המותר והמידות של החלק. אם לא נתון המאמץ המותר אז יהיו נתונים מאמץ הכניעה של החומר ומקדם הבטיחות. ניתן לדעת את מאמץ הכניעה של חומר מסוים לפי הסימול התיקונים של החומר. מוצאים את סמל החומר בטבלת התקן ומוציאים את הנתון לגבי מאמץ הכניעה.

3. תכן לפי מידות החלק הרצויות: בבעיות אלו נדרש לקבוע את מידות החלק (שטח החתך) לפי העומס והמאמץ הנתונים. הבעיות הללו משותפות לכל סוגי העומסים: עומס מתיחה/לחיצה, עומס גזירה, עומס הגורם לפיתול, עומס הגורם לכפיפה ועומס הגורם לקריסה. בעמודים הבאים נתאר את מערך התנאים ונוסחאות שמשמשים ככלי חשיבה וניתוח לפתרון בעיות תכן של מערכות הנדסיות.

4. תיאור שלוש אפשרויות התכן, באמצעות תרשים המארגן את החשיבה אודות התכן, ניתן לראות בקובץ המצורף

תכנית הלימודים למקצוע המוביל מכניקה הנדסית כוללת את הנושאים הבאים:

1. יישומי מחשב במכניקה הנדסית (בקיצור תכן הנדסי)

2. מכניקה הנדסית: סטטיקה, חוזק חומרים, פרקי מכונות.

3. פרקי הנדסה ומדע (יסודות בבקרת מכונות).

מכניקה הנדסית מהווה את הבסיס של החשיבה ההנדסית. לכל תחום תוכן יש את השפה שלו ואת עולם המושגים שלו. כדי לתכנן מערכות הנדסיות הלומד צריך להיות מסוגל לנתח, לבחון ולמצוא פתרונות לסוגיות המתעוררות בתחום המערכות ההנדסיות. להלן קישור לסביבת לימוד העוסקת בסטטיקה ותכן הנדסי. הסביבות ההתנסותיות המגוונות של המגמה מאפשרות להמחיש את מושגי הליבה של הנדסת מערכות.

במסגרת לימודיו יכיר התלמיד גישות שיטתיות שונות לפתרון בעיות הנדסיות, ירכוש כלים שיאפשרו לו: ניתוח מערכות הנדסיות, טיפול במערכות ובמנגנונים הנדסיים, גישה מערכתית כוללת ויכולת אפיון תת – מערכות, כמו-כן ירכוש כלים בתכנון הנדסי אשר יבואו לידי ביטוי בשיקולי התכנון בהיבטים של חומרים, ממדים, עומסים והתאמה לדרישות צרכן.

כיום תוכנות התכן ההנדסי מסוגלות לא רק לאפשר עיצוב תלת מימדי של המוצר בכל רמות התכנון אלא גם להשתמש ביכולות התוכנה לבצע בדיקה אמיתית של החלק עוד בשלב התכנון. שלל הבדיקות שהתוכנה מאפשרת כוללות אנימציה של תנועת תת המערכות, אנליזות חומרים וחוזק, מאמצים תרמיים ועוד.

להלן קישור לדף משנה המרכז את כל חומרי הלימוד במכניקה הנדסית.