异质仿生结构 设计、制造与优化 方法论 编制说明

《异质仿生结构设计、制造与优化方法论》（征求意见稿）编制说明本项目《异质仿生结构设计、制造与优化方法论》由中国机械工业联合会提604）。本项目由全国仿生学标准化技术委员会（TC598）归口。工系统结合，应用于机器人、医疗、材料科学等领域。然而，由于该技术涉及生物a）规范性要素的规定、编写结构及格式按《标准化工作导则第1部分：标b）术语与定义内容主要参考《仿生学术语、概念与方法论》（GB/T42444-c）技术内容部分：结构分类部分参考《仿生学仿生材料、结构和构件》（GB/T42441-2023），同时考虑现有领域内常见的异质仿生结构分类方法；设计和优化部分参考《仿生学仿生结构优化》（GB/T37402-2019），其中，设计部分突出异质仿生设计工作领域的独特性，提升设计工作指导的针对性，优化部分给出常见仿生结构优化方法并总结现有科学研究和工业生产领域新兴优化方法；制造部分参考《面向装备制造业产品全生命周期工艺知识第1部分:通用制造工艺分类》（GB/T22124.1-2008）和《增材制造工艺分类及原材料》（GB/T35021-2018），为异质仿生结构制造提供通用指导的同时，给出一般性制造工艺与常见的本文件本标准为异质仿生结构设计、制造及评价相关活动提供了科学、规范的第1部分总结了异质仿生结构常见的分类方法；第2部分提供了异质仿生结构设计流程及设计方法；第3部分提供了异质仿生结构的制造方法、制造流程及制造工艺；第4部分阐述了异质仿生结构适用的优化方法及其适用性，具体的章节内容如第1章给出了本文件的范围和内容概要，阐明本项目的立项背景、意义及目第3章给出了标准中适用的术语和定义，特别是，包含于本文件关键内容的术第4章提供了异质仿生结构的分类方法，编制组经过查阅大量文献资料，给出了常见的5大类分类方法，相关方法涵盖材料、机械、仿生等领域，可为多学科领第5章给出了异质仿生结构通用的设计准则用以指导整体设计工作。并且，编制组同时结合仿生常见设计流程及异质仿生结构设计工作特色，提出了适用性的异），第6章给出了异质仿生结构制造方法、制造流程和制造工艺。编制组针对现有异质仿生结构制造方法，并结合异质仿生结构分类方法，将目前研究领域、工业生产、社会生活等领域内异质仿生结构的常见制造方法依据其适用性进行总结与评第7章给出了异质仿生结构推荐性优化方法。其中，从材料、结构、材料-结构跨尺度、制造工艺4个方面进行优化工作相关方法的叙述。在材料相关优化方法部分，编制组总结出4个优化准则，同时，结合异质仿生结构特性，总结出5种材料优化方法。在结构优化部分，编制组依据《仿生学仿生结构优化》（GB/T37402-2019）内容制定适用于异质仿生结构的优化设计方法，并增添先进数字辅助、机器学习等结构优化内容，顺应当今科学研究、附录A异质仿生结构按照材料组成分类示例、附录B异质仿生结构按照分布特征分类示例和附录C异质仿生结构按照结构尺度分类示例。3个附录分别提供了相异质仿生结构领域标准化工作存在以下4个方面的需求：1）明确异质仿生结构的分类促使设计与制造工作更具有针对性，并降低相应工作的复杂性；2）异质仿生结构设计流程和各个阶段适用的设计方法仍旧缺失；3）异质仿生结构的通用制造流程和适用的制造工艺仍不明确；4）现有优化理念及优化方法适用性较低。但现行标准大多关注于仿生学的应用范围、仿生材料的要素及检验方法以及单一性能优化，无法覆盖异质仿生结构领域的需求。此外，异质仿生结构领域现有设计方法标准化进程缓慢、互通性差、效率低下；缺乏通用的制造流程及方法，导致相关产业化推广进程滞后；推行的优化方法繁杂多样，存在适用性窄、针对性弱等问题。总体来看，现行标准无法给予合适的指导及建议，且适用于异质仿生结构的标准依态效益;本文件中涉及的设计理念、制造技术以及优化方法已经在异质金属仿生结构相关研究中进行验证。现已成功制备出包含316L/NiTi梯度异质、TC4/Invar轻量异质结构等多种异质仿生结构与器件，成形样件性能优异，满足实际应用需求。本文件中涉及的多材料一体化成形技术也委托瑞吉仿生智造技术（杭州）有限公司进行设备研发。标准中涉及的优化方法已经与西安交通大学、江苏大学等单位合作展开理论标准工作组调研了6项国际标准和近20项国家标准，并对当前异质仿生结构设1)调研了异质仿生结构研究现状及结构设计相关技术架构，包括分类方法、设2)研讨了异质仿生结构制造相关工作进展，包括制造方法、制造准则、制造流3)调研异质仿生结构设计与制造过程中常见的问题及解决策略，结合当前领域发展形式及动态，以及国家数字化和智能化战略需求，总结了优化工作相同时，通过对国内外异质结构、异质材料、异质器件等仿生相关学术研究总结本文件中涉及的设计理念、制造技术以及优化方法已经吉林大学牵头，结合多家科研单位与生产企业在异质金属仿生结构相关研究中进行验证。现已成功制备出包含316L/NiTi梯度异质、TC4/Invar轻量异质结构等多种异质仿生结构与器件，成形样件性能优异，满足实际应用需求。本文件中涉及的多材料一体化成形技术也委托瑞吉仿生智造技术（杭州）有限公司进行设备研发。标准中涉及的优化方法已经本文件的设立有助于促进企业转型，引领高技术制造企业产品快速迭代发展，提高产品附加值，实现与国际同类产品竞争，显著提高企业利润。本标准涉及的产品可覆盖能源、冶金、建材、地质、航天等众多工程领域，可以有效拓展以异质仿本文件的主要技术内容符合现行有效国家标准和行业标准的相关规定，并与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。本文件与现行相关法律、法规、规为确保国家标准《异质仿生结构设计、制造与优化方法论》的顺利实施，需成立标准宣贯实施工作小组并于编制组建立战略合作，由编制组与宣贯工作组共同推荐相关领域的专家、学者和行业代表组成标准宣发专家团队（或专家组），负责标准的宣传、推广和具体实施工作。同时，加强与政府、行业组织、企业等各方的合作，定期举办