美国机械工程专业汇总（一）

专业概览
机械是工程之母，所有的行业几乎都离不开机械专业知识。作为传统的工科专业，机械工程有着悠久的发展历史，时至今日无论是在中国还是美国，其都有较为成熟的教育体系。因此，对于拥有良好工科背景，特别是数学和物理知识基础扎实的学生来说，是很好的选择。
专业分支及申请难度
1、能量大类
能量方向
研究方向：能量及流体，主要包括风能、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(加热/通风/空调及制冷用能)，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。

申请所需相关背景：申请此方向需要有很强的物理学基础,当偏流体学相关时，那么申请者要有相应的流体力学、空气动力学，热力学等相关背景；如果有能量系统整体研究则要有很好的数学建模能力；在能量转换系统设备制造这一领域，则要有很好Design and Manufacturing相关背景。
摩擦方向
研究方向：摩擦时能量的转换，同热物理学结合非常紧密，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。
申请所需相关背景：物理学的研究内容之一，所以申请此专业一定要有好的物理背景。除此之外根据不同的方向应有热力学或材料学相关背景。
流体方向
研究方向：主要针对两大方向，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。另外还有环境及生物流体力学、流体动力学、流体物理学、热力学、物质专业。
申请所需相关背景：如果从事理论研究，则对物理、数学建模和流体力学要求非常高，如果是偏相关设备的研究则要很好的机械背景。
燃烧方向
研究方向：燃烧，燃烧及推进，燃烧及能量，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。
申请所需相关背景：同摩擦一样，物理背景必不可少，热力学非常重要。当然如果是偏向设备的话，那么就需要机械的设计制造与控制背景了。
申请难度：燃烧同能量的结合极为紧密，但与实际工程的运用结合得更紧，所以申请者更多些，竞争要比能量和摩擦的激烈。
2、材料大类
纳米微米机械材料
研究方向：纳米技术的不断发展给机械领域提供了一种全新的材料选择的可能。目前和机械交叉的研究领域主要集中在：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。
申请所需相关背景：需要有很强的材料学背景，同时要求有固体力学，材料力学，工程力学背景。
聚合工程
研究方向：主要通过分子聚合技术为机械领域提供新型材料。
申请所需相关背景：需要有很好的高分子材料相关背景，同时对材料力学的要求也比较高。
生物机械
研究方向：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。
申请所需相关背景：这是典型的新兴学科同传统基础学科结合的表现。总体来说，此方向需要生物学，机械工程和医学知识三个领域的知识背景。单纯的生物或医学背景是很难适应此学科的要求的，需要在具备机械背景的同时拥有生物，或者医学知识，尤其是生物学知识。这里所说的机械背景主要指机械中基本的制造，力学，材料背景。但要求不会像前面几个学科中对纯力学或材料背景那么高的要求。另外对于神经工程学，感觉及神经系统研究，人造心脏这些方向，除了需要医学、生物学、工程学知识外，还要有很好的EE背景(信号模拟，信号传输等)。
3、制造类
设计方向
研究方向：机械设计，产品设计，设计方法学，计算机辅助设计，工程设计。
申请所需相关背景：设计在国内主要以工业设计学院的形式设置。ME中的Design，适合的申请者一般具有机械理论基础(分具体机构和整体制造流程理论两大方面)，同时又有设计基础--包括一定的艺术功底(素描)，电脑绘图软件(Photoshop ProE等)的运用。

制造方向
研究方向：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。
申请所需相关背景：国内ME学生的主要申请方向集中于此，而且多集中于机械制造和计算机辅助制造。对于此专业的学生，申请首先需要基本的机械工程学背景，包括：机械原理，机械制造和固体力学背景。另外，对于产品实现，高级制造和计算机辅助制造，一定要有很强的计算机背景，包括计算机语言编程，设计软件的使用;纳米制造则首先要有很好的纳米技术应用背景，然后具备一定的工程学知识。
4、控制类
计算机辅助工程
研究方向：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。
申请所需相关背景：极强的数学背景--应用数学，数学建模，计算工程，同时还需要计算机语言能力和计算机软件运用能力。如果能在具有这些能力的同时还能有相应的其他背景(如申计算流体力学有流体力学背景，申计算机辅助设计有设计经历，计算工程及信息技术有EE背景)那么会使自己在申请中得到很大程度上的加分。
系统与自动控制
研究方向：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/测量/控制，智能机械系统，智能交通系统，机械系统，非线性动力学及适应控制，非线性飞行控制，机械人学，机械人及控制，机械人及动力学，机械人及自主系统，机械人及人机交互，转动体动力学，自动化，自动推进系统，自动巡航系统。

申请所需相关背景：需要数学、计算机语言编程、基本的EE相关背景(电子电路知识)、控制的鲁棒与最优控制、鲁棒多变量控制系统、大规模动态系统、多变量系统的标识、最小最大控制与动态游戏、用于控制与信号处理的自适应系统、随机系统、线性与非线性评估的设计、随机与自适应控制等等，同时根据不同侧重点，应有相应的设计制造、动力学、仪表等相关背景。
微电子系统
研究方向：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。
申请所需相关背景：MEMS是一个极端多学科交叉的领域，最基础的方面是微制备技术的加工知识，制造微小结构的方法，同纳米技术结合紧密，所以很强的纳米技术必不可少。同时根据不同侧重点还需要有基本的机械理论知识，流体，力学相关知识。
5、声学、光学类
声学方向
研究方向：声音动力学、公路噪音控制、震动。

申请所需相关背景：物理背景，声音动力学，声学传感器应用背景。

申请难度：申请者多为纯物理研究者，所以申请人群非常少，申请竞争不激烈，容易录取。
光学方向
研究方向：激光技术，光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，软X光与远紫外线光学，光印刷学，光数据处理，光通讯，光计算，光数据存储，光系统设计与全息摄影，体全息摄影研究，复合光数字 数据处理，图象处理与材料光学特性研究。
申请所需相关背景：强光学背景，测量技术，图像技术。

就业前景
作为一门历史悠久的学科，机械工程专业确实不是什么新兴行业，就业自然不会像CS,EE那么红火。但是近年来，随着大型工业逐渐复苏，社会对于精通现代机械设计和管理人才的需求正逐渐增大，具有开发能力的数控人才将成为各企业争夺的目标。机械类专业也并非全部都是只和硬邦邦的机器打交道，比如工业设计专业就是一门和艺术相关的机械类专业。又比如材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术专业。而过程装备与控制工程是集机械工程、化学工程和控制工程等多学科于一体的交叉专业。

从职业导向来看，机械工程师分布在工业企业，商业，政府和高校等众多领域，服务于科研，设计，开发，测试，制作，操作，市场营销，销售，管理等领域，其覆盖面是很广泛的。值得一提的是，现在的机械技术大多以计算机应用为平台，掌握一定程度的编程软件技术是顺应现代机械发展的趋势。
以下是在美国的一些机械出身的学生毕业之后的就业情况统计，可供参考：
1）作为全美ME专业顶级名校之一的斯坦福大学的机械博士A，现阶段主要从事 Computational Fluid Dynamics（CFD），用计算机软件做各种数据Model，而其同学大部分也从事的是以计算机技术为基础的机械研发工作，譬如在MATLAB的研发商MATHWORKS中担任Application Engineer。
2）美国普通大学毕业的机械博士B，毕业后去到一个电梯制造公司，主要从事的是应用MATLAB，ANSYS等软件的设计工作。
3）美国南部学校的机械博士C，毕业后来到波士顿附近的一个化工产品公司，主要做R&D。
4）来自Iowa state, Michigan state, Ohio univ. 以及麻省部分学校的机械硕士，大部分攻读了CS专业硕士，投行做Computer Systems Support等研发工作。
以上情况的统计并不是向广大ME专业的学生说明毕业后一定要从事与计算机相关的工作而放弃本专业，而是向大家展示了目前行业发展的趋势。现今各学科在一定程度上都离不开编程，这归功于市场导向。具体到专业，有些是熟练使用业内通行的工具软件并对结果进行分析处理，有些可能需要做些定制化的辅助开发，因此，基本上都需要很扎实的专业功底。如果要在本行业中做得出彩，编程其实很重要。因为，很多时候只有你自己知道该怎么处理才能达到目的，而这交给别人做显然不靠谱的。我们大家都知道“数字实验”这种方法，尽管不能完全取代实际的物理实验，但已成为非常重要手段和途径。对于传统的机械制造显然也是需要结合先进的技术手段来发展，因此，对于ME专业的学生掌握一定程度的CS技术，对譬如有限元分析FEA (Finite Element Analysis), CFD (Computational Fluid Dynamics) 以及MATLAB，ANSYS软件的掌握，对于其未来的职业规划是很有裨益的。
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