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一个美国机械工程师眼中的基础(特别针对大学生)

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发表于 2015-5-9 20:31:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 良生 于 2015-5-9 20:31 编辑 0 E' X; V3 m# B* I- f& R

3 {( w2 j) e/ z+ O注:这篇文章是英文,以前转载发过一次。这里我自行翻译了前半部分,只贴译文。翻译水平也不高,看个大概。这里重发一篇,是因为看到这里很多学机械的大学生,不知道大学期间应该学什么。这位美国工程师写得非常好,可以借鉴。如果再来一次大学,我也一定按照他说的那样拼命的学习。以下是译文:
7 L# u6 m" U- P: U
0 H7 Y: o7 r! s我写的如下这些建议,希望你不要泄气或厌恶。如果让我重过一次,我会把它给我自己看。如果现在招人,我会招这样的学生。! [% r/ |& V# W  R" L
1 Y5 K# F. l6 c- u
第一,Solidworks/ProE/AutoCAD/Rhino/Blender/CATIAand GD&T这些不是拿到工程师学位的技能要求,成为工程师不是一个画图员,就像在简历上说你会office一样,花点时间你能轻松学会它。) y) Z, r" k4 s  t  b/ q
$ j' u" j" P( L) H  b( J
第二,我们在这说的是成为一个工程师,是那种可以实实在在建造火箭和微型发动机的。我不反对分数制,不是很在乎它,因此这里我不是讨论如何得最高分。5 u& p5 o+ G, p7 g* |1 U8 N

: E$ q9 \- P5 g0 V( E现在,下面这些是你在大学四年中需要熟练掌握的。
5 Y+ T$ s& g' J/ _1 o. D; A2 S# _+ I# D
0、阅读维基百科: p$ p7 R" f3 x9 R& W
" N' R: O" l. W7 B3 @! L" q9 j
1、编程:从Matlab/Python开始,接着C++。举个例子,要达到用这些语言可以自己编写一个图像引擎。为什么?因为这能让你把矢量、阵列、变换图形化,并通往高维代数。要确保你能理解和应用Runge-Kutta算法,这样才算学好。不要只是用windows,也要领略一下Linux或Mac的风采。要能理解batch/shell脚本语言的原理,并能把利用重要的开源脚本搭建自己的脚本。如果你在一年级或二年级什么事也没干,确保一定要精通这些。# L" y0 Y& B: d0 j- Z; g' P( G' l

- f" }" m+ f  J" J4 @" B, S# n& U2、线性代数和微分方程:现在大部分机械工程的大纲都要求尽早学这门课,但很少有机械工程师能真正理解,它们是机械工程的根本,再怎么强调都不过分。很多机械专业教授都不理解线性代数的重要性,把它教砸,去听计算机、数学专业老师开的课。或去Youtube听GilbertStrang 的课。把它和编程结合,进行数值仿真。不要等编程学完,再学它们。
8 |" }  t( O8 j
8 z2 Y- K: M- `% o, }3、统计学:学两遍,第一年学,高年级再学。这是唯一一个任何专业都非常重要的一门课。
% l9 [% u9 b9 s3 ~6 O7 W& I# B' l% @. [: y& E8 \1 t, y8 U3 Q
4、工程数学:空间变换、傅里叶分析、复变函数、位势理论、偏微分方程组、插值/曲线拟合、优化理论。结合编程技能,实践它们。如果认为有些没用跳过去,都是错误的。好的工程师每天都用它们。1 M3 n! q+ [9 u, }

5 W/ ^) f! V$ N7 `( ~/ I5、动力学/高等动力学:听物理系的力学课,机械的教授总是用代数的方法对待力学,对概念解释不够好。你的目标是能独立建立复杂机械的FBDs(注:应该指自由体受力图),能写出经典的随时间变化系统的自治/非自治、线性/非线性微分方程,熟悉指标记法,张量和算子空间,你的编程经验可以帮助你。
6 C4 o! W; m/ F# _: z, h
# c! S4 |) ~9 @7 B7 t6、静力学/固体力学:精通铁木辛柯的弹性理论,即使花去你的余生。如掌握了第2点,你应该能知道SFDs和BMDs的无效和莫尔圆概念。要尝试把简单的例子图形化,其实这并不简单。使用你的编程技能去解ODEs方程(常微分方程)的数值解。
" N1 F/ M9 u* A# J* {& }& Z( C9 G2 T
7、振动理论:如果你熟练掌握了第2点,这会比较轻松。振动理论主要是研究二阶、齐次/非齐次、自治/非自治、变参/非变参常微分方程。如你掌握了第5点,你会知道怎么计算响应、地震扰动、减震、旋转机械等。掌握第6点,可以解决板、梁的振动问题。同时掌握2和4,应能够解多自由度系统,掌握模态分析方法。在这里还要学习耦合的SHO/QHO概念。4 M4 @- u2 O4 e& W; ]% y& A

5 d& @% e( y6 U8、热力学/流体力学:我不适合对这部分内容发表意见,但它们在本科阶段并不难,并且主要是应用微分方程和连续介质力学。
7 h1 F0 `; g0 i* i9 J/ g) H; C: A1 J7 m0 l5 d3 u
如果你按上面执行了,以后就是对你上面所学的简单应用。这是一个机械工程师应该真正掌握的,数学和物理。你以后碰到的一切专业问题,都是特定的任务,只是针对上面领域的应用与扩展,以后你会开始碰到一些的专业术语,不要被专有名词和术语吓到。2 ~. J: A. b: V5 X* ^
  C' b  U" f" \3 R
爱好者和数学家也设计机器,但机械工程师不从零开始。我们遵循工业标准,组合并匹配已有组件,用已有的算法来创造新东西,例如运动链、连杆综合和设计。确保读过齿轮、机械学、4连杆机构、凸轮、间歇传动轮。有可能工程师创造这些机构并不在行,一个技师或工人会做得更好,但你能用固体力学知识去设计一个好零件,承受极大的冲击力。
. L/ g* o7 u. }4 S. i7 ?! s+ k/ k- X2 ?  m7 J8 j& A1 `: W; t
忽略掉“制造”、“产品工程“课程,因为在学校教这些,毫无价值。你不可能在教室里精通制造,你也不可能在学校学会设计一个好机器。那些公理设计原理、产品生命周期管理、甘特图、头脑风暴都是胡说八道。没人真的那样做,那样做的人,不是工程师。
' C6 J! h; X, b3 E8 V
1 \+ R/ u  q+ D) X. F& e如果你想了解制造,粗读一下RobThompson的《面向设计的制造方法》,去跟车间的人交谈,去看youtube上的how it’s made。想去了解产品设计过程,去看Kickstarter。
7 b( d. F& i" R: F: V* Y& C& l' E6 K% r/ Q
不要浪费时间在概述或介绍类课程上,不要参加不感兴趣主题的讨论课。应该参加承诺展示你数学、方法或酷视频的讨论课。要时刻关注这样的案例研究:清楚详细的展示如何利用数学或实验对系统进行建模或实现。避免‘设计’研讨(通常来自Wharton、Sloan 或Kellog商学院),这些看着美好,但毫无用处。
: c* e6 g2 l% U# Z
( [+ h, B7 f( t# Q  o参加所有实验课,只要你负担得起。在实习车间,有空余时间去看别人如何工作。使用哪里设备,直到弄坏,你已经为这买了单。尽可能犯错,但不要在车间那里打闹。% r) |7 v' Q3 O+ W+ {! E

6 A. P/ A  r+ g4 I6 W7 m下面谈谈如何成为专业的机械工程师
* y  v0 c" J& H7 w8 ^/ a- B; C9 G0 M1 v& S, g7 K
9、读ISO/ASME/ASTM/ASTC/ASMI 这些标准文件,那才能告诉你理论如何满足实践,如果你的大学没有,投诉他们!跪求、借、偷,用任何方法。想要知道事情如果做的,去读标准,不是在网站或论坛。
# j% y3 ~1 j4 S4 V8 s( ?  d3 e2 i& C  ]
后面还有,把上面这些掌握了就已经不容易了。余下自行看quora原帖。版权属于原作者。原帖:http://nutsandbolts.quora.com/Survival-guide-for-mechanical-engineers-on-the-journey-to-create-astonishing-engineering8 H+ Y, }7 ^( t9 T4 f  U
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发表于 2015-5-9 20:45:31 | 显示全部楼层
数学要学的烂俗

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对,学数学要大量做题,比较耗时间。不像学概念,看看就会了。  发表于 2015-5-9 21:48
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发表于 2015-5-9 20:52:42 | 显示全部楼层
小弟自己琢磨过matlab,但我发现本科教育弱化编程的技术,我指的是编程思维。不易啊,linux也用虚拟机玩过,安装的ubuntu,过于麻烦,需要耐心玩完,sh

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第一步先建立一个概念,许多人这个概念都不知道,下面没法走了 比如 张量在应力分析作用。  发表于 2015-5-9 22:10
这些知识,都要扎实花时间练习,如果仅仅看看,过后就忘了。高强度、持久练习才能攻克。  发表于 2015-5-9 21:52
维基百科定义的机械工程,我感觉很不错,机械是技术与科学的结合  发表于 2015-5-9 21:03
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发表于 2015-5-9 21:03:18 | 显示全部楼层
目前大部分工程师都做不到这些,这些都是偏理论的,即使学过,久久不用也容易忘了。

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还有一个原因是现在的机械行业门槛比较低,好多不需要这么多的计算和相关知识就可以就业。再有大部分学校都只是跳台而非镀金炉!  发表于 2015-9-8 14:08
这也就是为什么没有4000米的原因  发表于 2015-5-10 12:30
可实际状况是目前工作中这些都是比较少直接用到的。  发表于 2015-5-9 21:59
实际问题比理论更复杂,理论都没学好,怎么解决实际问题。机械的基础是运动、动力学、静力学、振动力学,天天都接触的。我体会是,具体、实际的结构都很好学,看看瞧瞧,多琢磨琢磨,都能明白,前者才难。  发表于 2015-5-9 21:46
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发表于 2015-5-9 21:03:44 | 显示全部楼层
按这个要求来,国内能有几个合格的机械工程师?

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打了几年酱油,自卑啊  发表于 2015-9-2 11:17
打酱油的路过  发表于 2015-9-2 11:17
我表示自己都是打杂的角色,没有接触过大人物  发表于 2015-5-9 21:56
承认自己差很难,国内真没多少合格的机械工程师。 你自己接触的工程师中,有几个会算机架、箱体的强度、静态刚度、动态刚度的?  发表于 2015-5-9 21:35
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发表于 2015-5-9 21:06:39 | 显示全部楼层
很多教授院士也未必达到如此
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发表于 2015-5-9 21:51:18 | 显示全部楼层
原来成为工程师,是这么回事啊,成长的路还很长啊。
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发表于 2015-5-9 22:42:17 | 显示全部楼层
说的太好了,可是没有珍惜大学宝贵的机会,哎!
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发表于 2015-5-9 23:54:08 | 显示全部楼层
钱学森的水平?

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老一辈还是牛啊  发表于 2015-9-2 13:18
看钱学森手稿就知道钱的水平了,不能光看别人说的专业以外的事情  发表于 2015-8-29 21:53
钱绝对有这水平,回国后才敢骂他们那一代国内的“天之骄子”。直接骂哭,找周总理去! 这就叫水平!  发表于 2015-5-18 15:35
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发表于 2015-5-10 00:01:30 | 显示全部楼层
早一些发现这个文章,大学也许真的不一样

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呵呵  发表于 2015-12-19 22:34
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