浙江大學航空航天學院邵雪明教授帶你逛工程力學專業
力學是關于力、運動及其關系的科學,在航空航天、高速鐵路、土木工程、船舶海洋工程、機械工程、能源工程等眾多工程領域均有廣泛的應用,因而工程科學中的大多數問題都是力學研究的對象,比如:航空工程中各種飛行器結構的設計及其強度問題是固體力學研究的對象,如何減小潛艇航行過程中受到的流動阻力問題是流體力學研究的對象。
力學在20世紀以來得到了快速發展,最突出的成就有:以人類登月、建立空間站、航天飛機等為代表的航天技術;以速度超過5倍聲速的軍用機和起飛重量超300噸、尺寸達大半個足球場的民航機為代表的航空技術;以單機功率達百萬千瓦的汽輪機組為代表的機械工業;以在大風浪下安全作業的單臺價值超過10億美元的海上采油平臺為代表的海洋工程;以排水量達5×105t的超大型運輸船和航速可達30多節、深潛達幾百米的潛艇為代表的船舶工業;以300千米/小時以上安全舒適運行的高速列車為代表的交通運輸工程;以長度超過30千米的跨海大橋為代表的土木工程等等。
工程力學專業本科階段的課程體系是遞進式的,首先要學習專業基礎課:理論力學和材料力學;然后學習專業核心課:流體力學、彈性力學和振動力學,以初步掌握現代力學的基本理論;在此基礎上,再學習計算流體力學、有限元方法、工程流體實驗技術和現代固體實驗技術等課程,以掌握進行工程力學相關研究與開發的方法和手段;最后通過工程力學理論綜合、畢業設計等課程環節,進行專業知識的綜合應用,以融會貫通。
學習力學專業,最需要的是學習的興趣、追求和努力,無需專門的特質。坦率地說,深入掌握任何一門學科的知識體系都不是簡單可以完成的,都有一個由淺入深、從易到難的過程。如果能持之以恒,你完全可以在工程力學專業有出色的表現!
工程力學的專業課程設計遵循由淺入深、從易到難的原則,同學們在專業學習過程中,都比較順利。如果真要概括,個人覺得有兩點:一是數學相對用得比較多,二是工程背景比較廣泛。數學基礎好是力學專業對比其他工程專業的特殊優勢,也許對一部分同學來說要投入較多的學習時間和精力,但只要掌握好學習方法,制定出合理的學習計劃,循序漸進,力學專業的學習不會有無法克服的困難。
社會上的人經常認為力學是包含在物理學中的,這是個很大的誤區。在現代,工程力學是獨立于物理學的一門自然科學。進入21世紀,力學研究大量涉及新型空天運載系統、大型機械系統、智能系統、微機電系統、生物系統等,并且是醫工結合的主要承擔者,這些都有別于當前物理學的主要研究對象。
力學是與日常生活關系最為密切、涉及面最廣的學科之一,人們的衣食住行處處都與力學緊密聯系。舉幾個常見的例子:(1)現在大家都在關注的霧霾,就是環境力學的研究內容之一,其中涉及的微納米顆粒的生成、演化和擴散機理都需要力學專業的人來研究,并在此基礎上提出減少和消除霧霾的可行方法;(2)高鐵是目前老百姓常用的交通方式,高速列車的高舒適性、高安全性涉及車輛系統動力學、輪軌接觸力學和空氣動力學等,也需要力學專業的人來研究提高;(3)大型飛機是我國當前重點發展的戰略產業,其中的氣動外形設計、結構強度、減震降噪等方面力學都起著關鍵的作用。
就業方向主要有兩類,一類主要在航空航天、機械、土木、能源、船舶、海洋、生物、環境等領域的大型國企或外資企業,從事研發和工程設計工作;另一類主要在大專院校和科研院所從事教學科研工作。“研究型人才”是工程力學專業人才培養的重要目標,本專業的大部分本科畢業生會繼續研究生階段的學習或出國深造。
浙江大學工程力學專業已有55年的辦學歷史,我們對每位畢業生都有跟蹤,其中杰出代表有:1981屆畢業生陳十一于2013年當選為中國科學院院士,目前是北京大學副校長;1981屆畢業生朱承于1993年獲美國總統獎,目前是美國佐治亞理工大學講座教授;1982屆畢業生章亮熾于2006年入選澳大利亞工程院院士,目前是澳大利亞新南威爾士大學Scientia教授和終身教授;1984屆畢業生任永堅于2010年入選國家企業創新類-,現為杭州信核數據科技有限公司總裁等等。
■工程力學最吸引我的——
我覺得工程力學是一個真正“寬口徑、厚基礎”的專業。首先,力學作為工程科學的基礎,畢業的學生在幾乎所有工程領域都有用武之地;其次,工程力學的本科課程設置,有助于學生打下扎實的專業基礎, “基礎扎實”是很多用人單位對我們專業畢業生的最多評價。
另一方面,當前我們國家正在大力倡導創新型社會的建設,在工程科學領域,力學的理論和方法是推動原始創新的主要源泉。比如我的一個研究方向是空泡水動力學,空泡是船舶螺旋槳高速運轉過程中出現的一種汽液多相復雜流動現象,會帶來空蝕、振動、噪聲等很多危害,是當前高性能船舶研發中要攻克的技術難題。如果用常規的設計方法,很難避免或抑制空泡的發生,這就需要力學的研究人員首先研究清楚空泡發生及其演化的機理,然后進一步提出新型螺旋槳設計的創新思路。從這個角度講,工程力學專業的畢業生在我國當今的社會發展趨勢下,會大有用武之地。
——邵雪明
抱定要深造的想法,我大一就決定要讀力學。當時咨詢了一位保送北航的學長,他告訴我,“以后你不會為選擇范圍窄而發愁,只會為選擇范圍太廣而發愁。”這次自己經歷外推保研,我感到選擇實在太多了,心儀的除了清華的動力學與控制方向,還有研究所的兩個方向,固體力學和動力學與控制。
我們班的同學都有選擇太多的困擾。表面上看,所學的力學好像用不到,但實際上土木專業的基礎課也是力學課,他們學材料力學(乙)和材料力學(丙),我們學材料力學(甲),我們完全可以勝任土木專業的研究生。而且力學和很多的學科有交叉,甚至金融,所以同班同學也有去讀金融學研究生的。
直接就業的工作也很不錯,TP?link和恒大的都有。到大四了才發現,力學還有一個很有吸引力的地方,就是我們去讀研的地方也很好。希望有理想有抱負的人來學習力學專業,特別是讀研讀博。
——大四 胡定坤