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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119312677B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411380227.3，技术领域涉及：G06F30/27；该发明授权一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略是由高康;张旻;刘进隆;邹志强;吴永魁设计研发完成，并于2024-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略在说明书摘要公布了：本发明提出一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略。该框架受到三周期极小曲面的启发，采用水平集函数加权组合策略来构建壳基力学超材料数据库。通过体素建模的均质化理论评估了超材料的有效弹性性能。开发了一种反向传播神经网络模型，该模型能够实现壳基单元的几何参数与材料属性之间的逆向映射。此外，本发明采用准静态压缩试验验证了均质化理论的可靠性，并评估了提出的壳基结构的有效弹性特性和压缩响应。研究结果表明，壳基力学超材料不仅显示出各向同性弹性和超越Hashin‑Shtrikman理论上限的高刚度，而且在压缩下，其屈服强度和能量吸收能力均有显著提升。该设计最终形成了一系列轻量化、高刚强度的结构，并且通过PolyJet技术3D打印成型。

本发明授权一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略在权利要求书中公布了：1.一种基于水平集函数加权组合的壳基力学超材料设计策略，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，基于三周期极小曲面，利用水平集函数加权组合策略，构建壳基力学超材料； 步骤二，通过基于体素建模的均质化理论，评估超材料的有效弹性性能； 步骤三，开发反向传播神经网络模型，实现壳基单元的几何参数与材料属性之间的逆向映射； 步骤四，设计形成一系列壳基力学超材料，对比选取最优结构通过PolyJet技术进行3D打印成型； 步骤五，采用准静态压缩试验验证均质化理论的可靠性，评估所提壳基结构的有效弹性特性和压缩响应； 其中，步骤一具体包括： 1构造如下的控制方程fx,y,z以定义原始曲面： fx,y,z＝a1f1+a2f2+a3f3+a4f4 f1＝cosx+cosy+cosz f2＝cos2x+cos2y+cos2z f3＝cosxcosy+cosycosz+coszcosx f4＝sin2x+sin2y+sin2z 其中，参数a1,a2,a3,a4作为函数的权重系数；x、y、z为坐标； 2将原始曲面沿两个法向分别偏置相同的距离t； 3实体化两个偏移曲面之间的空间，得到壳基结构； 步骤二包括： 1通过MATLAB软件对壳基结构的曲面几何模型进行体素化处理； 2通过将连续几何结构转换为离散的体素阵列，模拟和分析微结构的空间分布； 3利用图论构建体素间的连接关系图，应用图的连通分量算法识别和标记不连通区域，筛选出可制造的曲面微结构，从而确保材料制造和应用的一致性与功能性； 步骤三包括： 1基于参数化的壳基力学超材料和均质化理论，构建一个包含构型参数和材料数性对应关系的数据集，其中构型参数包括a1,a2,a3,a4，t，材料属性包括杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积分数； 2采用反向传播神经网络将材料性能映射到壳基力学超材的几何参数上。

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