美國留學：機械工程專業介紹

談到美國大學，工程類專業，機械工程是目前我們中國學生申請的一個重點專業，因為美國工程類相關專業，尤其是機械工程專業就業前景好，并容易留在美國，所以很多學生都以此專業作為今后在美國發展的重要方向。

一、機械工程專業研究方向

說到美國機械工程專業，可謂專業方向繁多，可申請的有排名的大學近 130 所，到底如何選擇適合自己的大學和專業，今天我就借機會來與大家分享一下。美國機械工程專業主要分為以下重點方向，就比較典型的福羅里達州大學為例，主要專業方向如下：

申請機械工程專業要有很好的工程背景，即非常優秀的數學和物理學的成績。機械工程設計的研究方向還是比較多的，根據不同側重點，機械工程專業可以細分為材料、能量、制造、控制四大類，而這四大類下面又分為幾個研究方向，具體如下 ( 以下機械工程簡寫為 ME) ：

(1) 材料大類

主要涉及機械領域內的納米微米材料，聚合工程，生物機械

◆納米微米機械材料的主要研究方向：

納米技術的不斷發展給機械領域提供了一種全新的材料選擇的可能。目前和機械交叉的研究領域主要集中在：高級材料學，材料及固體力學，材料及機械系統，材料加工，材料機械特性，材料力學，材料力學及制造。

申請所需相關背景：需要有很強的材料學背景，同時要求有固體力學，材料力學，工程力學背景。

申請難度：由于很多學材料的學生會轉向這些和他們非常相關的學科進行申請，所有單純具有機械背景的申請者能成功地機會非常小。而且納米作為新興的技術，受到各國重視，美國本土學生也會大量申請。所以此專業的申請難度非常大，沒有很牛的背景請不要輕易嘗試。

◆生物機械的主要研究方向：

生物機械，生物力學，生物機械工程，生物材料與設備，材料力學，生物傳感器，納米技術，活細胞封裝，工程生物力學，生物醫學機械工程，神經工程學，整形外科工程，感覺及神經系統研究，運動生物力學，人造心臟。

申請所需相關背景：這是典型的新興學科同傳統基礎學科結合的表現。總體來說，此方向需要生物學，機械工程和醫學知識三個領域的知識背景。單純的生物或醫學背景是很難適應此學科的要求的，需要在具備機械背景的同時擁有生物，或者醫學知識，尤其是生物學知識。這里所說的機械背景主要指機械中基本的制造，力學，材料背景。但要求不會像前面幾個學科中對純力學或材料背景那么高的要求。另外對于神經工程學，感覺及神經系統研究，人造心臟這些方向，處了需要醫學、生物學、工程學知識外，還要有很好的 EE 背景 ( 信號模擬，信號傳輸等 ) 。

申請難度：此學科屬于新興學科，所有美國學生申請的比較多，而且由于是交叉學科，三個領域的研究者只要在相關的另外兩個領域有一定背景，就能夠申請，因此申請的競爭非常激烈。對于國內純機械工程學院畢業的學生來說最好不要嘗試這個方向，成功機會渺茫。

◆聚合工程的主要研究方向：

主要通過分子聚合技術為機械領域提供新型材料

申請所需相關背景：需要有很好的高分子材料相關背景，同時對材料力學的要求也比較高。

申請難度：一般來說，高分子的學生多還是會選擇化學系下進行研究。轉向 ME 學院的畢竟還是少數，所有說如果你有很好的高分子背景，再有一定的機械基礎則成功地機率會非常大。總體來說這個方向只要背景不錯還是很好申請的。

(2) 能量大類

主要涉及的學科有：能量、摩擦、燃燒、流體這幾大類

◆能量的主要研究方向：

能量及流體，主要包括風能、水能的能量轉換，能量轉換系統及其設備的設計制造，能量系統及熱力學，能量應用 ( 加熱 / 通風 / 空調及制冷用能 ) ，能量及環境，環境能量技術評估，熱物理學，太陽能，清潔能源，清潔能源技術。

申請所需相關背景：申請此方向需要有很強的物理學基礎 ; 當偏流體學相關時，那么申請者相應的流體力學、空氣動力學，熱力學等相關背景 ; 如果有能量系統整 體研究則要有很好的數學建模能力 ; 在能量轉換系統設備制造這一領域，則要有很好 Design an Manufacturing 相關背景。

申請難度：由于目前來說，能源問題很受各國的重視，能量的主要研究集中在新能源的開發，各種能量轉換設備的設計和制造上。資金主要來自于聯邦政府的撥款，由于此領域的戰略意義和研究的難度，有研究實力的都是綜合排名比較靠前的學校，所以申請難度比較大，但是一旦通過錄取，獲得 offer 的機會是非常大的。

◆摩擦的主要研究方向：

摩擦時能量的轉換，同熱物理學結合非常緊密，并同新型材料的研究開發結合，對某些材料的相關摩擦性能進行研究。

申請所需相關背景：物理學的研究內容之一，所以申請此專業一定要有好的物理背景。除此之外根據不同的方向應有熱力學或材料學相關背景。

申請難度：總體來說，申請此方向的多為物理理論研究者，申請競爭人群的數量不大，所以在 ME 專業中屬于較好申請的一類。

◆流體的主要研究方向：

主要針對兩大主要方向：航空航天領域和能量領域。前者有空氣動力學，推進，空間探索系統，后者有水電、風電為主的流體能量轉換。另外還有環境及生物流體力學，流體動力學，流體物理學，熱力學，物質專業。

申請所需相關背景：如果從事理論研究，則對物理、數學建模和流體力學要求非常高，如果是偏相關設備的研究則要很好的機械背景。

申請難度：美國 AME 非常需要這方面的理論研究人才，所有多是原來從事物理、流體力學的研究者向此方向申請，一般純機械的申請者在這幾個領域申請是沒有優勢的。總體來說如果具有理論基礎則在申請中有很強的競爭力。

建議具有物理、流體力學、熱力學、空氣動力學等理論研究背景的申請者選擇以上幾個方向。

◆燃燒的主要研究方向：

燃燒，燃燒及推進，燃燒及能量，能量轉換，燃燒及熱傳遞，電氣推進，渦輪及推進，汽車工程中內燃機的燃燒研究等。

申請所需相關背景：通摩擦一樣，物理背景必不可少，熱力學非常重要。當然如果是偏向設備的話，那么就需要機械的設計制造與控制背景了。

申請難度：燃燒同能量的結合極為緊密，但與實際工程的運用結合得更緊，所以申請者更多些，競爭要比能量和摩擦的激烈。

(3) 制造類

主要包括設計和制造兩大方向

◆設計的主要研究方向：

機械設計，產品設計，設計方法學，計算機輔助設計，工程設計

申請所需相關背景：設計在國內主要以工業設計學院的形式設置。 ME 中的 Design ，適合的申請者一般具有機械理論基礎 ( 分具體機構和整體制造流程理論兩大方面 ) ，同時又有設計基礎——包括一定的藝術功底 ( 素描 ) ，電腦繪圖軟件 (Photoshop ， ProE 等 ) 的運用。

申請難度：對于國內的 ME 的學生來說如果單獨申請設計，主要缺陷在于設計理念、理論的落后，對整體工藝的把握上同工業發達國家的申請者相比差距比較大。而工設的學生在機械理論基礎知識上有比較匱乏，所以能夠成功申請的應屆畢業生不多。獲得錄取的多為有一定工作經驗的申請者，所以參與競爭的人群數量較小，如果有相關背景申請比較容易。

◆制造的主要研究方向：

計算機輔助制造，產品實現，高級制造，制造科學，制造系統，納米制造。

申請所需相關背景：國內 ME 學生的主要申請方向集中于此，而且多集中于機械制造和計算機輔助制造。對于此專業的學生，申請首先需要基本的機械工程學背景，包括：機械原理，機械制造和固體力學背景。另外，對于產品實現，高級制造和計算機輔助制造，一定要有很強的計算機背景，包括計算機語言編程，設計軟件的使用 ; 納米制造則首先要有很好的納米技術應用背景，然后具備一定的工程學知識。

申請難度：國內的 ME 學生大多數都比較適合此方向，所以申請的人數非常多，競爭比較激烈。不過美國大學單獨把 Manufacturing 拿出來做主要學科設置的非常少，基本都是以 Design & Manufacturing 存在，國內學生在純制造領域的競爭非常激烈。如果能夠有足夠的計算機設計背景那么成功獲得錄取的機會將會非常大。

(4) 控制類

包括計算機輔助工程，系統與自動控制，微電子系統

◆計算機輔助工程的主要研究方向：

計算流體力學，計算工程及信息技術，計算力學，計算科學及工程，計算機輔助工程，計算機輔助設計，力學建模，數學計算建模，數字推進，數字方法，數字模擬，虛擬現實應用。

申請所需相關背景：極強的數學背景——應用數學，數學建模，計算工程，同時還需要計算機語言能力和計算機軟件運用能力。如果能在具有這些能力的同時還能有相應的其他背景 ( 如申計算流體力學有流體力學背景，申計算機輔助設計有設計經歷，計算工程及信息技術有 EE 背景 ) 那么會使自己在申請中得到很大程度上的加分。

申請難度：由于偏向 CS 和 EE ，美國申請者，國際學生都很喜歡這個專業，所以申請的難度大大增加。雖然不如 EE 和 CS ，但是由于眾多 EE 和 CS 的申請者為了躲避本專業的高難度申請，紛紛轉向同本專業結合非常緊密而且有不錯就業前景的這個方向，造成了此方向的同前面三個方向相比難度大了非常多。

◆系統與自動控制的主要研究方向：

系統控制，控制 / 設計 / 制造，控制及 動力學，控制 / 機器人 / 儀表，動力學系統及控制，動力學系統 / 控制及機械人，旋轉機械動力學，動力學 / 振動 / 聲學，系統動力學及控制，系統識別及控制，系統 / 測量 / 控制，智能機械系統，智能交通系統，機械系統，非線性動力學及適應控制，非線性飛行控制，機械人學，機械人及控制，機械人及動力學，機械人及自主系統，機械人及人機交互，轉動體動力學，自動化，自動推進系統，自動巡航系統。

申請所需相關背景：需要數學、計算機語言編程、基本的 EE 相關背景 ( 電子電路知識 ) 、控制的魯棒與最優控制、魯棒多變量控制系統、大規模動態系統、多變量系統的標識、最小最大控制與動態游戲、用于控制與信號處理的自適應系統、隨機系統、線性與非線性評估的設計、隨機與自適應控制等等，同時根據不同側重點，應有相應的設計制造、動力學、儀表等相關背景。

申請難度：同計算機輔助系統相比，此方向的研究內容更加靠近 EE 這個理工科中最難申請的專業。而且國內的 ME 和 EE 專業無一不會設置自動控制上的課程，所以說這個方向是 ME 的中國學生也是美國和國際學生 申請方向最集中的專業方向，加上 EE 和 CS 的申請人群的轉移，所以這是 ME 專業中最難申請的方向。

◆微電子系統的主要研究方向：

MEMS ，納米制造，微機械與納機械裝置，超聲微噴流 (Microjet) 和微米尺度電機，納米尺度熱量流動，微流體，微重力，微尺度熱傳遞，微米 / 納米系統，納米摩擦學，納米力學。

申請所需相關背景： MEMS 是一個極端多學科交叉的領域，最基礎的方面是微制備技術的加工知識，制造微小結構的方法，同納米技術結合緊密，所以很強的納米技術必不可少。同時根據不同側重點還需要有基本的機械理論知識，流體，力學相關知識。

申請難度：這也是一個新興的交叉學科，對美國學生有很大吸引力，另外由于 EE 學科中也有這個方向的設置，所以申請難度僅次于系統與自動控制。有強納米材料背景的申請者會在申請中占有優勢。

(5) 聲學、光學類

主要包括：激光技術、光電測量，聲音動力學、公路噪音控制、震動

◆聲學的主要研究方向：聲音動力學、公路噪音控制、震動

申請所需相關背景：物理背景，聲音動力學，聲學傳感器應用背景

申請難度：申請者多為純物理研究者，所以申請人群非常少，申請競爭不激烈，容易錄取。

◆光學的主要研究方向：

激光技術，光電子學裝置，超快電子學，非線性光學，微光子學，三維視覺，光通訊，軟 X 光與遠紫外線光學，光印刷學，光數據處理，光通訊，光計算，光數據存儲，光系統設計與全息攝影，體全息攝影研究，復合光數字 數據處理，圖象處理與材料光學特性研究。

申請所需相關背景：強光學背景，測量技術，圖像技術

申請難度：雖然在美國光學和光電學結合非常緊密，但是國內這兩個學科的結合緊密程度遠不如美國。國內申請此方向的多是物理學基礎研究者，而國內 EE 此專業的設置并不重，因此此方向國內的申請者很少。競爭不激烈，較容易申請。

總體來說， ME 專業中申請難度如下：

最難申請的：系統與自動控制， MEMS ，計算機輔助工程。

其次：制造，設計。

較易申請的：納米材料，生物機械，聚合工程。

最易申請的：聲學，光學，摩擦，燃燒，能量，流體

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