机械工程应用 | 静力学、动力学、制冷循环、流体机械、机械臂运动学等
- 为什么选择 Maple-
展示设计意图：单个Maple文件可以组合实时数学、文字、图像和绘图等。实际上，Maple捕获了分析背后的假设和思考过程，以及计算过程。
高级数值和符号数学引擎：Maple为数值和公式、数据分析、编程提供了实用的高级工具。这些工具既适用于简单的工程问题也适用于复杂的工程问题。
Maple是一个数值和符号计算的完整系统；参数、方程可以在两者之间流畅地流动。这意味着您可以在单个工作流中推导方程并对其进行数值计算。
此外，Maple提供了编程语言和交互式开发环境，可以使用Maple中的任意高级数学工具。
代码的开发、调试和验证更快
可以使用Maple的高级数学函数
更容易阅读和理解
降低单位计算的风险：机械工程师遇到的几乎每一个物理量 — 例如力、温度或速度等都具有单位。 单位被流畅地集成到Maple中，可以用于简单的计算以及求方程数值解、优化和绘图。
在计算中使用单位可以消除引入单位转换出错的风险并且还可以检查方程的物理有效性。
热物理和热化学数据库：Maple软件内置准确的、经过实验验证的针对纯流体、流体混合物和固体的热物理和热化学数据库。工程师使用Maple分析制冷循环、设计热交换器、燃烧和火箭、湿度分析和干燥系统。
机械工程应用示例和用户案例
桁架和框架静力学分析
框架和桁架的分析涉及到将静力平衡的概念应用到系统中。其结果就是描述系统中力的方程式。
理论框架包括诸如静力平衡条件(即一个点处的力和力矩的总和为零)、结点法和截面法等概念。
这些概念产生的方程必须有系统地推导和保持量纲一致。这需要自然的数学符号、丰富的文档、单位计算。特别地，单位是对方程物理有效性的一种检验。
Maple很好地满足了这些要求，提供了“活”的计算文档，其中还包含了图像和文字，以帮助更好地理解。
这些文档是可审核的，是替代在纸张和电子表格上手工计算的最佳替代方案。
机械设备运动学
Maple是对机械设备进行基于方程的运动学分析的理想环境。
您可以输入运动学方程和几何关系，包括微分方程，以可审核的自然数学符号形式。
您可以使用Maple强大的微分方程求解器或者矩阵计算函数来求解运动学方程。
几何方程可以重新排列和符号公式处理。这里，我们对急回装置的几何约束进行微分，得到线性和和角速度方程。
设备的运动可以通过图形和动画。
热力循环中的热流
您可以使用Maple计算热力循环（例如蒸汽压缩制冷循环、朗肯循环、布雷顿循环等）相关的热流。您也可以优化系统让性能系数最大化。
一些用户使用Maple建模和分析有机朗肯循环(ORC) - 这些通常用于从工厂废气中回收低度热量。
此外，其他机械工程师也会使用Maple用于蒸汽轮机设计。
这些应用利用Maple的工具来获得流体的热力学和传输特性。这些工具可识别单位 — 焓、密度和其他特性都有适当的单位。
通过Maple，您不再需要依赖打印的图标或者查询表来获取流体数据。
您可以计算和优化热力循环相关的热流，也可以使用Maple Player与其他人免费分享和部署应用程序。
流体流动计算
机械工程师经常解决流体流动问题。他们可能正在计算管网中的压降和流量，或者检查由液压缸内的油被压缩而引起的应力和热量增加。
这些应用涉及诸如伯努利定律、摩擦系数（例如Colebrook方程）和液体的传输特性等概念。这些应用通常需要：
自然的数学符号，确保方程可以被充分验证
单位，消除转换错误，确保量纲的一致性
具有强大的数值解算能力，能够求解参数变化幅度很大的系统
曲线拟合，用于将经验数据从泵数据表拟合到扬程曲线
机器人
机械工程师是设计机器人系统的先锋，从几何、机械设计到编写控制和系统软件。
Maple将帮助您开发描述多自由度机器臂系统运动的Denavit & Hartenberg变换矩阵。您可以使用Maple的符号和数值求解器来计算每个关节的运动。 符号求解器甚至可以让您推导出系统逆运动学的符号方程（解析解）。
如果问题有解析解，您可以提取每个关节角的符号方程；这需要强大的符号求解器。此外，这些方程可以转换为其他编程语言，例如C，Java，Python，FORTRAN和MATLAB。
