工程力学:工程科学和技术的基础

     作者:长安大学理学院 邓庆田

“力学位于工程、材料科学、地球物理以及宽广的应用科学和技术方面教育和研究活动的轴心。”——中国力学学会年度报告

我国的近代力学事业始于20世纪50年代,既是具有传统优势的学科之一,也是一门独立的重要学科。工程力学以工程和自然界的真实介质和系统为研究对象,成为众多门需要精细化、机理化描述的应用科学和工程技术基础。如复杂地质环境下道路交通建设急需土力学、断裂力学理论的突破;可持续性发展、污染治理的需求呼唤着环境力学的兴起;虚拟制造需要借助于计算力学和材料工艺力学的新进步;工程结构可靠性依赖于故障诊断学、宏微观破坏力学、智能结构力学和主动控制理论的新应用;新材料的研制需要发展微细观力学和计算材料学;环境灾害预报与防治有赖于灾害力学的研究进展;载人航天和民用飞机的发展依赖于实验和计算空气动力学。

那么,处于如此重要地位的工程力学是个怎样的专业,就业情况和未来发展如何呢?我们一起从以下几个方面来了解一下吧!

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一、专业解析

什么是工程力学?

在早期的工程项目中,人们发现一些工程会出现变形、裂纹、断裂等不同问题,直到设计人员将这些问题交给力学专业的人员来解决,这样就萌生了工程力学专业。之后人们发现将力学思维融入到工程设计之中,工程项目会避免很多问题。于是力学和工程紧密结合在了一起。

工程力学(Engineering Mechanics)就是力学和工程实际的紧密结合,以理论、实验和计算机仿真为主要手段,研究和解决工程中的与力学相关的振动、变形、断裂、疲劳、破坏等等问题,涉及航空、航天、建筑、机械、汽车、造船、环境和生物医学等诸多领域。

工程力学源于力学,与实际紧密联系,工程给力学提出问题,力学的研究成果为工程解决问题改进设计。有很多人认为力学是包含在物理学中的,这是个误区。在现代,工程力学是独立于物理学的一门自然科学。进入21世纪,工程力学在航空航天、高速铁路、土木工程、船舶海洋工程、机械工程、能源工程等众多工程领域均有广泛的应用。

工程力学专业学什么?

工程力学是一门将力学理论与工程实际相结合的专业,具有很强的理论及实践性,通过工程建模、数值分析和实验研究的手段,分析和解决工程中设备和结构安全运行和失效相关的力学问题。因此,工程力学专业培养具备力学基础理论知识、计算和实验能力,能在各种工程(如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等)中从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和力学教学工作的高级工程科学技术人才。

为满足这一培养目标,高校的工程力学专业通常会开设高等数学、线性代数、大学物理、机械制图、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、实验力学、振动力学、塑性力学、有限单元法等力学理论课程,为以后就业或继续深造打下坚实的基础。

不同高校考虑到自身的行业背景和优势专业,还会相应设置一些特色课程,比如长安大学会结合土木专业开设:动态测试与数据采集技术、结构分析软件应用、土质学和土力学、结构设计原理、桥梁工程、路面路基工程等课程。

除了上述基础课和特色课程之外,工程力学专业还包括相当数量的实践环节,如金工实习,软件结构设计、结构振动测试课程设计等。

二、专业与就业

作为工程科学的基础,工程力学专业毕业生在几乎所有工程领域都有用武之地。随着国家“一带一路”、长江经济带、京津冀协同发展三大区域性经济发展战略的推进,国家基础设施建设、机械制造、航空航天等各行业都将面临从“制造”到“创造”的转型,而行业中的力学问题更是为工程力学专业学生提供了广阔的就业和发展前景。

根据阳光高考信息平台公布的数据,工程力学专业每年全国普通高校毕业生规模在3500-4000人,最近三年全国就业率保持在85%-90%。以长安大学为例,该专业就业率稳定在93%以上,近五年来就业去向主要包括:土建、机械、水利、交通、航空航天、教育机构等六大方向。保研率在10%左右,考研率在30%左右。毕业生就业形势良好,是近年来高就业率、高就业质量的代表专业之一。

工程力学专业毕业生可以从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和力学教学等方面的工作。就业方向主要有三类:

一、学校和科研单位或继续深造:工程力学毕业生有相当大的比例选择继续深造和出国留学,每年该专业约40%左右的毕业生选择保送或者考取国内985及211院校的硕士研究生,这类学生毕业后一般会选择留在科研院所继续相应的科研和教学工作,为推动我国工程力学理论发展、培养力学人才提供助力。

二、有行业特色的国企或设计院:国企和设计院是工程力学专业毕业生就业的主流方向。当前,我国高等院校由于本身背景不同,培养出来的工程力学毕业生也具有不同特色,进入的单位行业特色也有所不同。以交通土建为特色的工程力学学生首选交通建设部门,如中建、中交、中铁、中国路桥、高速公路集团等;以设计制造为特色的学生则首选设计部门,石油石化装备工程有限公司等。

三、外企:有一部分毕业生们根据自身兴趣和所学知识领域,进入外资企业从事与工程力学相关的工作包括有限元计算、优化以及软件开发等。

三、报考指南

不同院校培养方向各具特色

阳光高考信息平台的数据显示,截止目前,全国共有80余所本科高校开设工程力学专业,其中包括清华大学、北京大学、西安交通大学、长安大学、中国矿业大学、北京理工大学、同济大学、河海大学等多所“985”高校和行业特色型“211工程”大学。

考生如想报考工程力学专业,需仔细了解各院校招生专业目录、专业设置等信息,结合自身情况选择心仪院校。国内各高校对工程力学专业的定位有所区别,会根据各自学校的优势而定位。例如:以长安大学为代表的交通土建领域;以清华大学、同济大学等为代表的建筑领域;以上海交大、西安交大等为代表的机械领域;以哈尔滨工业大学、西北工业大学等为代表的航空航天领域,以河海大学等为代表的水利领域等等。

详细来看,同济大学工程力学专业设在航空航天与力学学院,专业历史悠久,师资力量雄厚。专业传统优势方向“结构工程”是瞄准土木工程、车辆工程、航空航天工程等行业对于“力学工程师”高级专门人才的需求。

长安大学工程力学专业设在理学院,结合交通运输、国土资源和住房与城乡建设的行业背景,有鲜明的特色和优势。该专业主要培养面向公路、铁路、工民建以及机械等行业的高级工程科学技术人才。

河海大学工程力学专业设在力学与材料学院,工程力学专业是学校最早的专业之一,为国家特色专业和江苏省品牌专业。依托河海大学力学、水利和土木等特色,培养能够在水利、土木等领域从事有关核心工程力学问题的分析、计算、试验和研究的高级专门人才。

报考注意大类招生和选考科目

工程力学是一个“宽口径、厚基础”的专业。同学们在专业学习过程中,数学知识运用较多,数学基础好的同学学习力学有一定优势。在今年新高考选考科目中,很多高校都把物理、数学作为该专业的选科科目。另外,现在越来越多的高校进行大类招生,招生专业可能包含在“土木类”“机械类”或“实验班”中,入学后再根据学生的兴趣和学习情况,分流到具体的专业。考生在报考时一定要注意。

专业推荐

推荐专业源自高校学生实名推荐数据。当前累计投票数量超过376万人次。通过实名注册的高年级学生或毕业生,根据本校各专业办学情况进行投票,推荐优势专业或特色专业。下图仅展示了部分高校工程力学专业推荐情况,星号为推荐指数。点击图片可查看更多专业推荐数据。

四、录取数据

2016年部分高校工程力学专业的录取分数

(下图以安徽省2016年部分高校录取数据为例。考生可自行修改查询条件。点击图片进入阳光高考“参考分数选志愿”系统。专业平均分需进入系统后,再点击查看。)

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