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美国留学专业解析|美国机械工程专业

尹伟
2019-04-21 13:28:53
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机械工程专业是国内工科背景学生较常申请的,此专业需要申请者有非常优秀的数学和物理学的基础;良好的动手能力和计算机专业背景。而且中国的专业设置同美国高校是有些差异的,美国 95% 以上的学校,就是一个机械工程( ME )专业,而国内细分化的那些方向变成了这个专业下的 concentration ,学生可凭借个人兴趣和爱好去选择。

机械工程专业是国内工科背景学生较常申请的,此专业需要申请者有非常优秀的数学和物理学的基础;良好的动手能力和计算机专业背景。而且中国的专业设置同美国高校是有些差异的,美国 95% 以上的学校,就是一个机械工程( ME )专业,而国内细分化的那些方向变成了这个专业下的 concentration ,学生可凭借个人兴趣和爱好去选择。

机械工程( ME )专业领域非常多样化,老师把机械工程按照专业领域分成了能量类、制造类、设计力学类三个大类,并详细罗列了每个大类的具体研究领域、所学课程和就业方向。并且解释了机械工程的方向与其他专业相同领域方向的区别。

从申请要求上来说,申请美国机械工程( ME )专业需要有良好的工科背景,例如非常优秀的数学和物理学的基础;需要良好的动手能力,例如参加过各种竞赛(比如机器人大赛)即是动手能力的体现;需要良好的计算机专业背景,例如编程能力。中国的专业设置同美国高校是有些差异的,中国是小专业,美国是大专业。比如说机械工程( ME )相关专业,中国就有机械工程、车辆工程、自动化(很多本专业的学生申请的是 EE 专业的嵌入式方向)等等。如果再细化分,还会有很多。但是美国 95% 以上的学校,就是一个机械工程( ME ) 专业, 只有极个别的学校,会专门把机械工程下的专业方向单独列成一个专业,比如克莱蒙森大学单独开设有车辆工程。而我们细分化的那些方向变成了这个专业下的 concentration ,这个 concentration 则凭借个人兴趣和爱好去选择。

每一个学校机械工程专业的方向并不完全相同,但是总体可以分为三大类,下面就为您一一阐述。 

能源类

Energy 是 ME 和物理学的基础领域, Energy 的形式包括热能、辐射能、动力学、电气、化学、核能等。它主要是侧重于从一种能量转化为另一种更有用的能量, 能量的来源既有可再利用的(例如太阳能、风能、流体动力、地热和生物能量),也有不可再用的(例如石油、天然气、煤和铀)。

以 University of Michigan 为例, Energy 的研究领域大概包括:

IC engines an engine systems esign 内燃机和发动机系统设计;

Combustion 燃烧;

Pollutant formation 污染物质的形成;

Simulation of vehicle systems 车载系统仿真;

Computational methos for reacting flows 反应流的计算方法;

Microscale power generators 微 型 电 力 发 动 机 ; Self-assemble nanostructures for energy applications 用自组装纳米结构实现能源利用;

Nanostructure energy conversion evices 纳米结构能量转换装置;

Concentrate solar power system 专注太阳能系统;

Laser techniques for combustion iagnostics 用激光技术进行燃烧诊断;

Materials an systems for energy storage 能量储存的材料和系统。

文章上面说了, Energy 方面涉及到能源的方方面面。但是这里面就会与其他的专业有很多的交叉,比如说 EE 也涉及到能源, Chemical Engineering 也涉及到能源,核物理或工程也涉及到能源。那么他们之间有什么差异呢?这是很多申请者都关心的问题,其实这点说起来非常简单, ME 更加偏向于设备的研究和学习, EE 则是能源的存储和传输方面的研究和学习,其他专业下的那些更多的是原理层面的研究和学习。 

Manufacturing 制造类

为了不断提高操作效率,机械工程师会设计和制造一系列的机器与系统。空气污

染控制、自动化、物料搬运和设备运转技术都是专注于制造类的工程师所专注的领域。

依然以 University of Michigan 为例,学校在该 Manufacturing 方面所研究的领域包括:

Nanotube structures an evices 纳米管结构和设备;

Mass customization an systems 大规模定制系统;

Laser weling an joining ( fabrication an moeling )激光焊接和连接(制造和建模);

Reconfigurable manufacturing 可重构制造;

Laser micromachining 激光微加工;

Precision manufacturing 精密制造;

Biomeical evices 生物医学设备;

Metal ultra high spee cutting 金属超高速切削;

Global health esign 全球卫生设计;

Afforable meical evice esign 负担得起的医疗设备设计;

Sustainable machining processes an systems esign 可持续的机器加工和系统设计。

这个大方向不仅仅需要物理方面的知识,还有很多知识是和计算机相交叉的。比如说在这个大方向下的自动化,不仅仅涉及到 ME 的知识,还涉及到 EE 和 CS 的知识。一般来说这个方向的学生都会学习:机械原理,固体力学等等课程。因为这个专业方向有个特点,新兴方向非常依赖计算机工具, 比如说在设计东西的时候,需要计算机辅助,因此它的很多知识与计算机相交叉。

从申请方面来说:由于美国的大专业制,大部分 ME 学生,自动化学生,车辆工程等大 ME 类的学生,以及部分学习物理的学生,都适合学习这个方面。 

Design Mechanices 设计力学类

该领域主要是设计消费者和工业界所需的设备,家用电器、汽车、计算机硬件、工厂设备、宇宙飞船、飞机,所有这些任何需要机械运动的东西,都是由该领域的工程师来设计的,当然很多时候是与其它领域的设计师一起完成的,比如说计算机硬件设计,不仅仅要考虑到工程特性的设计,如耐用性等,也需要考虑到外观设计,而这就需要和计算机领域的专业人士一起来完成。其中一个越来越受机械工程师关注的领域是医学生物技术,多数是做一些生物医疗器械,而这个方向又跟材料科学, EE 和 CS 相交叉了。

在 University of Michigan 的 Design 领域,它有这些研究方向:

Micro an Nano precision systems 微型和纳米精度系统;

Smart structures an materials 智能结构和材料;

Nanoscale systems 纳米系统;

Compliant mechanisms 柔性结构;

Multiisciplinary esign optimization 多学科设计优化; Assembly , isassembly an supply chains 组装、拆卸和供应链;

Meical evice esign 医学设备设计; Global health esign 全球卫生设计;

Sustainable esign of proucts , processes , an policies 可持续的产品、流程和政策的设计。

好的设计工程师要求对客户需求、服务环境、工业标准、材料、生产过程和公差有一个深入的了解。为了使设计工程进展顺利, CAD 通常是必备工具,比如计算、建模和模拟。学习该领域的申请者对 CAD 不会陌生,几乎所有的物理产品和工具是这样设计出来的。

在申请的时候,需要具有很强的力学相关的知识,以及机械理论方面的基础知识

(分为整体制造和流程理论两大分支),这里又会跟工业设计有一些交叉。但是与工业设计还是不一样的。工业设计是偏向于艺术类的专业,需要申请者有很强的艺术功底,在申请过程中也需要提交作品集。而在 ME 里的设计,并不需要这些条件。因为他们的 Design 更多的是可行性的设计,比如设计一款手机的外壳, 使用一种材料,是否可以达到一定的强度以起到保护手机的作用,同时厚度又不会太厚。而美观的设计那是工业设计里需要学习的。

总之,国内的专业设置和美国相差很大,在出国读研的时候,专业的选择,切忌望文生义,选择方向要比选择专业更合理,一定要在专业的老师指导下,做出合理的选择。

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