Wie wird man Ingenieur? Diese Frage wird von vielen neugierigen Köpfen gestellt, die sich fragen, wie sie einen Schritt auf den Weg des Ingenieurwesens machen können. Der Übergangsritus, Ingenieur zu werden, muss durch eine epische Entdeckungsreise in die Welt verdient werdenkomplizierte Herstellung der Welt um uns herum. Es ist keine Aufgabe von tiefem Ruhm, es ist eine Pflicht, die Bühne zu schaffen und aufrechtzuerhalten, auf der die Menschheit überleben kann. Eine Ingenieurarbeit, die richtig gemacht wird, bleibt fast unbemerkt - eine Ingenieurarbeit kann jedoch schief gehenund hat zu beispiellosen geführt Schaden und unnötiger Verlust von Menschenleben .
Ingenieur zu werden bedeutet, die Verantwortung für die Gestaltung der Welt mit Funktionen zu übernehmen, die manchmal erforderlich sind, um viele Jahre lang fehlerfrei zu arbeiten. Ein Ingenieur muss einfallsreich, vorausschauend und immer bereit sein, mehr zu lernenIngenieur muss irgendwo anfangen, und während es technisch möglich ist, Ingenieur ohne Abschluss werden Für die meisten beginnt der Weg normalerweise an der Universität.
Die Reise zum Ingenieur
Der erste Schritt in die Technik erfordert Auswahl der richtigen Ingenieuruniversität und das kann an und für sich eine schwierige Entscheidung sein. Unabhängig von der Auswahl der Universität muss ein Ingenieur jedoch einige Grundprinzipien in Bezug auf Ingenieurwesen und Konstruktionsdesign lernen und verstehen, um eine Lösung in eine reale Anwendung zu integrieren.
Zu den wichtigsten Dingen, die ein Ingenieur wissen und verstehen muss, gehören gute Kenntnisse des CAD Computer Assisted Design, Programmierfähigkeit und ein gründliches Verständnis der Kalkülprinzipien. Natürlich gibt es viel mehr Fähigkeiten und KenntnisseDer Ingenieurstudent muss lernen, bevor er ein professioneller Ingenieur wird. Es gibt jedoch einige grundlegende Fähigkeiten, die jeder Ingenieur haben sollte, um in die neue Welt des Ingenieurwesens einzutreten. Für die meisten ist ein gründliches Verständnis von CAD, Programmierung und Kalkül von unschätzbarem WertBesuch der Universität und Möglichkeiten für Postgraduierte, wenn das Ingenieurwesen in der Praxis beginnt.
Erstellen von CAD-Modellen
Eine unglaubliche Revolution für das moderne Engineering ist sicherlich der Informatik zu verdanken, insbesondere CAD-Programmen. SolidWorks, Siemens NX, AutoCAD und mehr haben das Engineering zugänglicher und überschaubarer gemacht als je zuvor. Aber was genau ist das?
CAD wird oft als ein einziges Konstruktionsprogramm verwechselt, wenn sich der CAD-Prozess in Wirklichkeit auf die Verwendung eines Computerprogramms bezieht, das den Konstruktionsprozess unterstützt.
Mit CAD-Software können Schaltpläne, Prototypen und Simulationen mit hoher Präzision und zu einem Bruchteil der Kosten und der Zeit erstellt werden, die für das manuelle Entwerfen erforderlich sind.
Es steht eine Reihe von CAD-Softwareprogrammen zur Auswahl, von denen jedes seine eigenen Vor- und Nachteile hat. Viele haben eine steile Lernkurve. In einer von Computern angetriebenen Ingenieurgesellschaft ist es jedoch wichtiger denn je, CAD zu lernenKompetenzen.
Viele der Programme sind unglaublich teuer, müssen es aber nicht sein. Es gibt einige Programme, die sich hervorragend als Lernwerkzeug eignen, um CAD zu erkunden.
Firmen mögen OnShape Bieten Sie kostenlose CAD-Software an, um mit dem Design zu beginnen. Das Programm ist in seiner Funktionalität eingeschränkt und alle erstellten Teile sind öffentlich zugänglich, aber es ist immer noch eine großartige Einführung in CAD.
FreeCAD bietet auch ein kostenloses CAD-3D-Modellierungsprogramm, das eine Anpassbarkeit des Programms durch von der Community erstellte Funktionen bietet, die für alle zur Verwendung hochgeladen werden.
Erste Schritte mit CAD
Während jedes Programm über eine einzigartige Benutzeroberfläche, Operationen und Fähigkeiten verfügt, basieren fast alle CAD-Programme auf einigen Grundprinzipien.
Es gibt zahlreiche YouTube-Tutorials, die auf nahezu jeder Plattform Anleitungen anbieten. Dies dient jedoch als kurze Übersicht, um sich mit CAD-Software vertraut zu machen.
Manchmal ist der abstoßendste Schritt einfach das Starten einer Form. Die Programme sind nicht so einfach, Formen direkt nach dem Öffnen des Programms per Drag & Drop zu verschieben. Die Programme müssen korrekt eingerichtet und angewiesen werden, was istwird erstellt, egal ob es sich um eine Skizze, eine Baugruppe oder eine technische Zeichnung handelt.
In der Regel handelt es sich bei einer Skizze um eine 2D-Zeichnung mit einer Form, die in drei Dimensionen extrudiert werden kann. Bei einer Baugruppe können mehrere Teile zusammengesetzt und simuliert werden. Die Zeichnungen sind einfach orthografisch und für die Herstellung und Konstruktion vorgesehen.
Das Wichtigste, was beim CADing zu beachten ist, ist, immer sicherzustellen, dass das Design so einfach und praktisch wie möglich ist. Die Leichtigkeit des CAD macht es allzu leicht, das Design zu komplizieren, was in der realen Welt möglicherweise nicht praktikabel ist. Die WinkelDie Frage, wie Teile miteinander verbunden sind und aus welchen Materialien ein Endprodukt hergestellt werden kann und wie viel Abfall anfällt, sind wichtige Faktoren, die häufig bis zur Unpraktikabilität übertrieben werden.
Halten Sie Entwürfe einfach, löschen Sie nicht benötigte Linien und versuchen Sie, so viele Details wie möglich in eine Skizze zu integrieren. Es ist viel einfacher und effizienter, eine genaue Skizze zu zeichnen, bevor Sie ein 3D-Objekt erstellen. 2D-Ebenen haben weniger Details undsind weniger leicht zu verwechseln, und das Bearbeiten einer Skizze anstelle eines Objekts verhindert das Auftreten der meisten unerwünschten Fehler. Das Bearbeiten eines 3D-Objekts kann Oberflächen auf unerwünschte Weise ändern und Designs schnell überkomplizieren. Das Skizzieren auf 3D-Objekten ist jedoch manchmaldie einzige Option.
YouTube ist einer der besten Orte, um Informationen darüber zu erhalten, wie man mit praktisch jedem Programm so gut wie alles CAD-fähig macht. Es gibt auch andere Foren, die manchmal von den Programmentwicklern gehostet werden. Reddit bietet auch jede Menge nützliche Einblicke, über die man sich informieren kanneine begleitende massive Benutzerbasis, um zu helfen, wenn Sie eine Frage haben.
Programmierung
In der modernen Zeit des Ingenieurwesens sollte fast jeder Ingenieurstudent mindestens einen Programmierintensivkurs erwarten. Es ist auch zu erwarten, dass andere Kurse, insbesondere in späteren Jahren, die Programmierung in irgendeiner Weise beinhalten. Oftmals eine Einführung inProgrammierung für Ingenieure ist ein gängiger Kurs, den viele Ingenieure im ersten Jahr belegen werden.
Die meisten Vorentwicklungen finden auf einem Computer statt, und obwohl es Unmengen von Programmen wie CAD-Software gibt, die beim Entwurf helfen, können die Anforderungen wegweisender Forschung und Entwicklung manchmal nicht mit Standardprogrammen erfüllt werden.
Ingenieure müssen völlig neue Plattformen modifizieren oder erstellen, um Daten aufzuzeichnen, zu sortieren und zu analysieren. Auch ohne die Notwendigkeit, ein neues Programm zu erstellen oder umfangreiche Änderungen vorzunehmen, ist mit ziemlicher Sicherheit eine Programmierung erforderlich, um komplexe mathematische Operationen auf verschiedenen Plattformen wie Capstone auszuführen.MatLab oder sogar Microsoft Excel.
Ein grundlegendes Verständnis der Funktionsweise der meisten Programme und der Programmierung grundlegender Programme ist für jeden studierenden Ingenieur nahezu unerlässlich.
Grundlagen der Programmierung
Wie bei CAD-Software stehen viele Programmiersprachen zur Auswahl, und auch hier verfügt jede über ihre eigenen Regeln und Fähigkeiten.
C ++ wird jedoch häufig als eine der reinsten Formen der praktischen Programmierung angesehen. Es ist eine umfangreiche Sprache und kann zur Lösung extrem komplexer Systeme verwendet werden. Es ist häufig die Wahl für Game-Engines, Betriebssysteme oder alles, was eine präzise Steuerung erfordertvon Hardware auf einem PC oder Server.
Die Sprache ist sehr präzise und erfordert kritisches und zeilenweises Denken. Es kann zunächst verwirrend sein, aber es gibt einige Grundprinzipien, die eingehalten werden müssen, und die meisten Tipps sind plattformübergreifend anwendbar.
Jedes Programm beginnt mit einer mehr oder weniger genauen Definition dessen, was bei der Ausführung des Programms verwendet oder aufgerufen werden soll. Es gibt eine Bibliothek von Klassen und Funktionen, die in einem Programm verwendet werden können, jedoch für einen BenutzerWenn sie implementiert werden, müssen sie zu Beginn des Programms aufgerufen werden, um den Computer darüber zu informieren, was zu erwarten ist, wenn das Programm ausgeführt wird.
Wie in den meisten Sprachen liest ein Computer Code von links nach rechts. Reihenfolge ist alles - ein Programm liest alles genau so, wie es geschrieben wurde, und kann aufgrund von Bestellproblemen nicht feststellen, warum ein Code nicht funktioniert.
In gleicher Hinsicht führen "Grammatik" -Fehler oder Syntaxfehler dazu, dass das Programm nicht richtig funktioniert oder insgesamt fehlschlägt. Die Syntax ist die Schreibweise des Programms, und selbst der kleinste Fehler führt mit ziemlicher Sicherheit zu unerwünschten Ergebnissen.Die meisten Programmier-Compiler können Syntaxfehler erkennen und dem Benutzer melden. Es ist jedoch keine Entschuldigung, schlechte Form zu verwenden. Es wird nichts korrigiert, und das Durchsuchen jeder Zeile nach dem Schreiben von schlampigem Code ist mühsam und ärgerlich.
Achten Sie beim Programmieren beim Formatieren von Programmen sehr darauf, dass diese logisch gelesen werden - Sie können kein Pferd vor die Kutsche schieben!
Befolgen Sie eine logische Reihenfolge und legen Sie fest, welche Schritte in welcher Reihenfolge ausgeführt werden müssen, um ein Endergebnis zu erzielen. Starten Sie ein Programm, das alle Funktionen oder Klassen aufruft, von denen Sie glauben, dass sie im Programm benötigt werden. Beginnen Sie dann, den Benutzer mit dem Programm aufzufordern, was es kann und wie man es benutzt.
Jede Operation und Klasse des Programms muss aufgerufen werden, z. B. wenn mit einem Computermonitor gesprochen wird, der Begriff cout oder Computerausgang muss aufgerufen werden, bevor die Informationen auf einem Bildschirm angezeigt werden. Wenn ein Benutzer Daten eingeben soll, wird ebenfalls der Begriff cin Computerausgang verwendet. Es gibt viel mehr Syntax zu lernen, aber technischSie können fast ein Programm mit nur cout- oder cin-Operativen erstellen natürlich mit der entsprechenden Syntax.
Befolgen Sie dann die Logik und codieren Sie sie, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Denken Sie jedoch daran, dass ein Programm beim ersten Versuch mit ziemlicher Sicherheit nicht korrekt ausgeführt wird. Es erfordert Versuch und Irrtum, den Code zu sichten, um jeden Fehler zu finden, der dazu führtein Fehler. Seien Sie auch nicht entmutigt, wenn Sie einen Fehler beheben, und viele weitere werden angezeigt!
Das Aufräumen eines Fehlers kann einen anderen aufdecken, aber nur weil das Programm behauptet, dass es Dutzende von Fehlern gibt, könnte das Korrigieren nur eines Teils einer Zeile alles lösen.
Ebenfalls online verfügbar sind endlose Tutorials und Anleitungen, die den Benutzern das Codieren beibringen. Nehmen Sie sich etwas Zeit, um das Innenleben einer Programmiersprache herauszufinden. Sie können umfangreich und etwas kompliziert sein, aber das Erlernen der Funktionsweise der Systeme ist sicherlich von Vorteilals ein Ingenieur.
Sie können mit dem Lernen beginnen CPP-Shell ein einfacher C ++ - Compiler, der kostenlos verwendet werden kann.
Kalkül
Für diejenigen, die bereits an einem Ingenieurprogramm teilnehmen, und sogar für diejenigen, die in der Oberstufe studieren, sind die folgenden Informationen möglicherweise fast trivial. Es handelt sich jedoch um ein Thema, das häufig missverstanden und überkompliziert dargestellt wirdEs ist wichtig, vor allem für diejenigen, die mit dem Ingenieurwesen beginnen oder später in die High School eintreten, die Grundlagen der Kernsprache des Ingenieurwesens zu verstehen :
Nur allzu oft hat Kalkül einen schlechten Ruf. Im reinsten und am stärksten vereinfachten Sinne ist Kalkül die Untersuchung der Geschwindigkeit, mit der sich Dinge ändern, und des Bereichs oder Volumens, in dem sich Dinge befinden.
Das Verständnis der Prinzipien und des Unterschieds zwischen Differential- und Integralrechnung ist jedoch in fast jedem Ingenieurkurs von entscheidender Bedeutung. Obwohl es zunächst entmutigend sein kann, ist Kalkül eine schöne Sprache, mit deren Hilfe nahezu jedes Phänomen auf der Basis grundlegend beschrieben werden kannPlanet.
Differential- oder Integralrechnung
Das Studium der Geschwindigkeit, mit der sich Dinge ändern, kann als Differentialrechnung betrachtet werden. Es ist buchstäblich so, den Unterschied zwischen zwei beliebigen Punkten zu entdecken. Außerhalb eines reinen mathematischen Kontexts ist das Verständnis des Prinzips des Differentials so einfach wie das Verstehen, wieein Auto fährt.
Ein Auto, das von einem Punkt Position 0, zum Zeitpunkt 0 fährt und geradeaus fährt, kann ähnlich wie in der folgenden Abbildung modelliert werden.
Es ist offensichtlich, dass das Auto nach 5 Sekunden 50 Meter zurückgelegt hat. Teilen Sie eines durch das andere, und seine Geschwindigkeit und Richtung können in diesem Fall 10 Meter pro Sekunde bestimmt werden.
Tatsächlich ist die Berechnung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der oben gezeigten Tabelle eine Differentialrechnung, bei der die Geschwindigkeit ermittelt wird, mit der das Fahrzeug über einen bestimmten Zeitraum seine Position geändert hat.
Dies ist ein stark vereinfachter Fall, und wie viele wissen, funktioniert das Teilen eines Punkts auf der Y-Achse IE-Position durch einen Punkt auf der X-Achse Zeit nicht für nahezu jedes andere Differentialintegral. In diesem FallDas der Differentialfrage zugrunde liegende Prinzip wie man die Geschwindigkeit berechnet wird mittels Berechnung der Steigung oder in Gleichungsform der sehr bekannten Steigungsgleichung ausgeführt :
Das Auflösen der Steigung an einem bestimmten Punkt erfordert eine bessere Definition der Steigung. Nach den ersten Prinzipien der Analysis würden viele diese Definition als erste Prinzipien kennenlernen :
Die Prinzipien des Kalküls werden in der High School gelehrt. Es ist jedoch wichtig, die Prinzipien wirklich zu verstehen. Es kann hilfreich sein, neu zu lernen, wie man die ersten Prinzipien des Kalküls ableitet, selbst für Ingenieure, die bereits an der Universität sind.
Integralrechnung
Integralrechnung ist subjektiv intuitiver als Differentialrechnung. Die Studie dreht sich um das Auflösen des Bereichs unter einer Linie. Es ist wie eine Ableitung, aber umgekehrt. Einfache gerade Linien können mit Integralrechnung leicht gelöst werden, wenn ein Diagramm eine Basisrechnung erstelltForm wie ein Rechteck, Dreieck, Kreis oder auf andere Weise. Wenn Sie dann nach dem Bereich suchen, erhalten Sie eine korrekte Antwort.
In der Praxis und umgekehrt zum Differentialbeispiel kann die Integralrechnung auch zur Lösung des Fahrzeugbeispiels verwendet werden.
Angenommen, Sie möchten in fünf Sekunden herausfinden, wie weit es zurückgelegt hat - dann müssen Sie es integrieren. Da ein Integral nur die Fläche findet und die Umkehrung einer Ableitung ist, ermittelt die Integrationsgeschwindigkeit die zurückgelegte Strecke.
Im obigen Beispiel hat der nach fünf Sekunden fünf Blöcke zurückgelegt. Er ist ebenfalls 10 Einheiten hoch 10 Meter pro Sekunde. Die Fläche, einfach Länge multipliziert mit Breite, ist 5 Sekunden x 10 Meter / Sekunde = 50 Meter .
Wenn Sie sich die vorherige Tabelle ansehen, können Sie bestätigen, dass das Auto tatsächlich 50 Meter in 5 Sekunden zurückgelegt hat. Die Einheiten der Sekunde heben sich ebenfalls bequem auf und lassen die Antwort in Metern.
Auch hier ist das Beispiel zu stark vereinfacht und funktioniert nur mit grundlegenden Beispielen. Das Prinzip bleibt jedoch auch für die komplexesten Integrale gleich - es wird lediglich nach einem Bereich gelöst.
In fast jedem Ingenieurkurs tauchen immer wieder Integral- und Differentialrechnung auf. Das Verständnis der Grundlagen ist der Schlüssel zum Erfolg eines Ingenieurs.
Es gibt viel zu beachten, wenn Sie versuchen, Ingenieur zu werden. Es gibt jedoch Möglichkeiten, Ihre Chancen auf Erfolg zu erhöhen oder die Leidenschaft, Ihren Weg zum Erfolg zu planen. Clubs wie Robotikclubs und -teams sind eine hervorragende Möglichkeit, praktische Erfahrungen zu sammeln und gleichzeitig von Menschen umgeben zu sein, die in der Lage sind, Fragen zu beantworten oder zu richten, was Sie tun müssen, um Ingenieur zu werden.
Es beginnt mit einem neugierigen Geist und endet mit einem Ingenieur. Der Weg liegt bei Ihnen.