机械工程(Mechenical Engineering)是工科三大专业之一,也是发展时间最久,涉及范围最广泛的工程学科,与许多学科领域都有交叉。今天就一起来聊聊机械工程。
专业概述
机械工程是一门利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展,都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的发明和完善,又导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。机械工程就是在各方面不断提高的需求的压力下获得发展动力,同时又从各个学科和技术的进步中得到改进和创新能力。
机械工程的应用领域广阔而多面,凡是使用机械、工具,以至能源和材料生产的部门,无不需要机械工程的服务。概括说来,现代机械工程有五大服务领域:
研制和提供能量转换机械,包括将天然能转换为适合于应用的机械能的各种动力机械,以及将机械能转换为所需要的其他能量的能量变换机械。
研制和提供用以生产各种产品的机械,包括应用于第一产业的农业、林业、牧业、渔业机械和矿山机械,以及应用于第二产业的各种重工业机械和轻工业机械。
研制和提供从事各种服务的机械,包括交通运输机械、物料搬运机械、重机械、办公机械、医疗机器、通风、采暖和空调设备、除尘、净化、消声等环境保护设备等。
研制和提供家庭和个人生活中应用的机械器材等。
研制和提供各种机械武器。
分支学科
美国机械工程专业的学习和研究内容可分为四个大类:分别是能量、材料、制造和系统控制。
能量
能量:包括风能、水能的能量转换,能量转换系统及其设备的设计制造,能量系统及热力学,能量应用,能量及环境,环境能量技术评估,热物理学,太阳能,清洁能源,清洁能源技术。
摩擦:摩擦时能量的转换,同热物理学结合紧密,并同新型材料的研究开发结合,对某些材料的相关摩擦性能进行研究。
燃烧:燃烧,燃烧及推进,能量转换,燃烧及热传递,电气推进,涡轮及推进,汽车工程中内燃机的燃烧研究等。
流体:航空航天领域和能量领域。前者有空气动力学,推进,空间探索系统,后者有水电、风电为主的流体能量转换。
材料
微机械材料:高级材料学,材料及固体力学,材料及机械系统,材料加工,材料机械特性,材料力学,材料力学及制造。
聚合工程:主要通过分子聚合技术为机械领域提供新型材料。
生物机械:生物机械,生物力学,生物机械工程,生物材料与设备,材料力学,生物传感器,纳米技术,活细胞封装,工程生物力学,生物医学机械工程,神经工程学,整形外科工程,感觉及神经系统研究,运动生物力学,人造心脏。
制造
设计:机械设计,产品设计,设计方法学,计算机辅助设计,工程设计。
制造:计算机辅助制造,产品实现,高级制造,制造科学,制造系统,纳米制造。
控制/计算机辅助类:计算流体力学,计算工程及信息技术,计算力学,计算科学及工程,计算机辅助工程,计算机辅助设计,力学建模,数学计算建模,数字推进,数字方法,数字模拟,虚拟现实应用。
系统控制
系统与自动控制:系统控制,控制/设计/制造,控制及动力学,控制/机器人/仪表,动力学系统及控制,动力学系统/控制及机械人,旋转机械动力学,动力学/振动/声学,系统动力学及控制,系统识别及控制。
系统:MEMS,纳米制造,微机械与纳机械装置,超声微喷流(Microjet)和微米尺度电机,纳米尺度热量流动,微流体,微重力,微尺度热传递,微米/纳米系统,纳米摩擦学,纳米力学。
就业情况
机械工程师就业的方向如机械设计工程师、销售工程师、项目工程师、设备工程师、结构工程师、机械工程师、工艺工程师、电气工程师等等。
在美国,毕业生除了就业于传统的机械行业之外,新兴的半导体产业、消费电子产业,比如Apple、Google、Amazon等公司硬件的研发和设计仍旧需要美国本土的机械工程师参与。此外,很多大的能源类(比如采矿、石油)公司也都提供机械工程相关的就业机会。
机械专业火热的区域主要在五大湖区、德州、加州等地。随着近几年来美国经济形势的好转,底特律周围的汽车行业开始回温。美国汽车制造行业的三大车厂(通用,福特,克莱斯勒)以及日本的丰田、日产车厂,都会有一些名额被放出来;德州方面石油行业因为有州内保护政策,所以就业相对好一些;加州地区选择更多一些,如果学生的编程,数据库相关技能过关,去金融银行相关行业也不是不可能。相关分支中目前前景较好的主要是CFD(流体力学仿真)和FEA(有限元分析),尤其是FEA,因为其在各个领域的设计仿真中都有用到。
对于国际生的就业而言,最大的限制并不是行业本身,而是身份。这个专业比较好的岗位都不会给非公民开放(比如航空相关的),所以国际生很难找到一个合适的职位并且可以取得身份(绿卡或H1b),很多企业不愿意为国际生提供H1b签证,或者只愿意接受PhD,所以如果ME硕士想要留在美国工作的话,一定要提前找实习或者是去小公司做volunteer的实习,争取拿到return offer或者内推,但最好也同时做好回国的准备。
部分学生也会以这个项目为跳板,利用学校的资源转码,寻找CS相关的工作。
项目申请
美国机械工程硕士学位一般有MEng和MS两种:
MEng,就业导向,时长1年到1年半,课程上会更多接触商业或职场相关知识,毕业学生多直接投入求职市场。
MS,一般偏科研导向,时长1年半或更长,课程设置主要注重研究,多数都需要完成thesis或者project,毕业学生倾向于继续攻读博士学位,一部分也会找工作。
以下是2022U.S.News机械工程专业排名,同学们可以参考:
申请要求总结
专业背景/先修课程:
机械工程本专业或者数学/物理等基础科学以及工程类专业;有比较强的数学(至少一学期以上的微积分课程)和物理(一学期左右的物理课程)背景。
部分学校(UMICH、Duke)要求学生将成绩单用指定的工具转换GPA
语言能力:
TOEFL:不少于90分(小分最好20+),学校排名越高要求越高
GRE:320+(quant部分不少于155)
其他语言要求:由于疫情影响,越来越多的学校waive了GRE的要求,相应地,学校开始更多地利用video essay或者面试来考察学生的语言能力(如Columbia,Duke等)
相关技能&经历:
申请者应熟练掌握常用的机械制图、模拟相关软件,如CAD,SolidWorks,CATIA;CFD模拟软件(FLUENT,AutoDesk)与有限元分析软件(ABAQUS,ANSYS)等。
部分学校会希望学生可以掌握至少一门编程语言(如Python, MATLAB, C++)。考虑到部分学生的后续职业规划,也建议学生尽可能积累和学习编程相关的技能。