机构名称：
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需要支持多种机械和生物功能（如实现液体运输、促进再生和修复、抵抗不确定和随时间变化的机械需求）。[1–3] Wolf-Roux（机械稳态）定律表明，骨骼会随着机械需求的变化而沉积或吸收，[1,4,5] 指出优化在多尺度材料和结构的自然设计中发挥着作用。因此，结构优化是追求性能优化的仿生工程系统的一种很有吸引力的策略；然而，自然界中观察到的一系列功能极难完全融入基于优化的工程设计过程中。在这里，我们赋予结构优化方法和旋节线结构材料，这些材料模仿自然界中观察到的几种微观结构特征，这样我们就可以直接以设计中的刚度和轻量化为目标，并间接促进由微观尺度上的旋节线孔隙度和随机性促进的其他机械和生物功能。图1显示了在几种生物系统中观察到的微结构，这些微结构具有不同的孔径、孔形、密度和方向偏好，这些特征可以通过旋节线结构材料轻松模仿。旋节线结构材料是通过将旋节线相分解中的一个相解释为微结构材料而获得的。它们的非结构化、随机微结构特征已被证明可实现理想的工程性能（例如高机械弹性[9]、高能量吸收[10]和对缺陷不敏感[11]），这些性能通常超过结构化结构材料（例如桁架和板晶格）。此外，以高斯随机场（GRF）形式对旋节线相分解进行函数近似[12,13]可以广泛可调微尺度各向异性和孔隙率，从而实现显著的微结构设计自由。 [6] 底层函数表示也使得在任意方向和孔隙度的不同旋节线类（例如，图 1 中所示的各向同性、立方、层状和柱状结构）之间转换变得轻而易举。因此，旋节线结构材料为工程部件提供了一种途径，这些部件具有嵌入的、空间变化的微尺度特征，与结构化结构材料相比，这些特征提高了工程性能并增强了可制造性。旋节线结构材料的制造多功能性还使人们能够回归经典的多尺度
用于多尺度设计和制造的优化定制旋节线结构材料
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