轻量化多功能材料与结构的设计与应用，是提升国防装备结构效能的重要途径之一，已成为科学界和工程界共同关注的热点问题。本方向致力于发展：①超轻质三维点阵结构、②宽频吸波电磁隐身结构、③空间装备高精高稳结构、④大尺寸异型复合材料结构、⑤极端环境与多尺度结构、⑥智能仿生机器人的创新设计方法、高性能制造技术和高效高精度分析评价技术，融合了力学、机械/车辆工程、航天工程、机器人工程等学科领域的前沿知识，旨在通过材料-结构-功能-制造的全链条、多维度创新，推动国防装备先进结构技术的发展。前期承担了重点研发计划、基础加强计划、重大工程专项等项目，成果在卫星、空间站、运载火箭等装备中得到应用，与航天五院、航天一院、航天八院等单位建立了广泛的合作关系。 细分方向1：超轻质三维点阵结构设计与制造 针对航空航天、国防工业等领域对超轻质与功能融合结构的迫切需求，研究轻质多功能三维点阵结构的创新构造方法与变形调控机理，发展多场耦合下点阵结构的本构模型与变形预测理论，建立增材制造三维点阵结构的表征评价方法与高效高精度力学性能分析方法，探索人工智能驱动的点阵结构生成式设计方法，开发增材制造点阵结构一体化设计软件平...

该方向服务于国家重大装备，承担国家重点研发计划、基础加强计划、两机专项、科技专项等多项课题，相关研发成果支撑了国家重大装备的研发和应用。并与航天科技一院、航天科工三院、航天科工四院、国家太行实验室、国家材料实验室、航发606 和航发624等建立广泛合作关系。 细分方向1：高温热防护材料系统 该方向主要针对高速飞行器防热隔热的需求，发展高温陶瓷基热防护复合材料和结构、以及先进涂层体系等。为下一代可重复使用的高速飞行器和先进航空发动机提供支撑。 细分方向2：高温热防护结构及其轻量化 该方向主要针对航空航天飞行器对耐高温构件轻量化的需求，发展基于陶瓷基复合材料的点阵结构、波纹板结构以及蜂窝结构等，研究轻量化结构的设计方法、制备工艺以及性能测试等。 细分方向3：高温结构功能一体化设计及实现 主要针对高温透波、吸波和红外隐身等需求，发展耐高温透波、吸波和红外隐身的陶瓷基复合材料体系和结构。 细分方向4：高温热防护系统性能表征和评价 发展高温烧蚀型和非烧蚀型热防护体系的试验表征、烧蚀性能仿真预测以及航空发动机环境下的高温构件服役性能表征和评价，建立寿命预测模型。

能源电池力学设计是一门融合力学、电化学和材料科学的交叉方向，专注于研究能源电池在多物理场作用下的多尺度先进结构设计与性能优化。该领域致力于通过深入分析电池材料的力学行为、电化学过程及其相互作用，实现电池设计的最优化，以提高电池的安全性、能量密度和循环寿命。它涵盖了从材料选择、微观结构设计到系统级集成的全方位技术，旨在通过创新的结构设计和材料应用，推动能源电池技术的发展，满足日益增长的能源存储需求。 细分方向1：电化学固体力学 以锂离子电池等能源器件为对象，研究不同尺度下力学变形与失效/离子输运与电子转移之间的耦合机理、非平衡的反应动力学行为，建立序构/颗粒/极片/单体跨尺度关联的理论模型，发展电/电化/力/热多场设计理论与优化方法，研制在位表征科学仪器与服役无损检测技术。电化学固体力学是面向国家双碳的重大战略需求和科学前沿的交叉方向，建立在母学科间强强联合的基础之上，具有典型的新对象学科与交叉科学特征 细分方向2：电池先进结构技术 电池先进结构技术专注于通过创新的电池结构设计来提升电池性能，包括能量密度、功率密度、安全性和寿命。涉及电池材料的优选、极片结构、电池整体结构的设...

本方向主要面向我国高端战略装备多功能一体化防护结构设计及制备方法研究。该方向主要包含冲击载荷下材料与结构动态响应与失效仿真分析方法、多尺度结构缓冲吸能与动态失效调控设计方法、复合材料与结构冲击响应与失效设计及制备方法、隐身抗冲击多功能一体化防护结构设计以及极端冲击载荷下实验表征评价技术几个方面。从冲击动力学理论、多功能结构设计方法、一体化制备技术及实验表征评价等多个方面为我国新一代运载火箭、高价值卫星、空间站、大型水面舰艇、重要水下装备等战略装备防护能力的提升提供有力支撑。 细分方向1：冲击载荷下材料与结构动态响应与失效仿真分析方法 面向爆炸冲击作用下复杂结构动态失效过程，在热力学一致框架下建立了率相关力热耦合相场计算方法，通过引入“广义剪切韧性”表征剪切带内损伤演化的能量耗散，实现了绝热剪切时空相关演化过程的有效模拟；针对非均质材料断裂，发展了基于离散元和区域积分的动态J积分均匀化方法，实现了考虑复杂微结构断裂的路径无关动态J积分，解决了非均质材料动态裂纹扩展阻力曲线定量表征的难题。 细分方向2：多尺度结构缓冲吸能与动态失效调控设计方法 面向吸能缓冲材料的定制化设计，提出...

先进结构技术研究院在超高/超低温力学性能测试技术、超高纳米压痕测试技术、超高温CT原为力学测试技术、热-力-氧耦合测试技术、超高应变率动态测试技术、高温吸波与隐身测试技术、动力电池力/电/化性能原为测试技术等方面处于国内领先水平；自主研发了CT原为力学性能测试系统、2600℃氧分压力学性能试验机、1600℃纳米压痕仪、工业CT测试系统、高时空分辨动态力学耦合失效实验仪器等测试仪器20余台套，为航空、航天、航海、陆军等多家科研单位与高等院校提供了测试方法和测试仪器支持。 细分方向1：超高温材料内部变形场与损伤在位测试仪器 自主研制的基于可移动X射线成像的材料超高温内部变形场与缺陷损伤在位测试仪器，实现了2200℃惰性/1800℃有氧环境力学加载（拉伸、压缩、弯曲、剪切和压痕）作用下在位CT测试，超高温材料内部变形场测量、损伤过程参数提取与强度定量分析，各项指标均领先于现有报道的同类仪器；一方面，可为力学、材料科学、航空航天工程、核能源工程等学科的前沿交叉研究提供科学仪器与测试方法，另一方面，可为国家重大工程和国防装备中的超高温材料与结构设计及研制提供实验手段、实验数据与技术支撑。 ...

针对多物理场、多尺度问题中结构的设计、分析和评价问题，以计算力学为核心，交叉融合电磁学、声学、热学等多学科，开展结构优化设计方法、高效高精度仿真分析方法等基础算法研究，开发自主知识产权计算软件，打造先进结构设计、分析和性能评价的“战略软装备”，为航空、航天、能源、海洋等领域装备结构的跨代升级贡献关键力量。 细分方向1：冲击侵彻问题的高效高精度无网格算法 针对爆炸毁伤、冲击侵彻等涉及材料特大变形破坏的强非线性力学问题，发展了高精度高效率的无网格算法及其与其他网格类方法（包括有限元法、有限体积法等）的耦合算法和多尺度算法，实现了强流固耦合结构破坏过程、高速/超高速碰撞过程的高保真计算模拟分析，为航空航天、船舶、防护工程领域内的抗冲击结构设计分析提供了技术支撑。 细分方向2：金属增材制造“过程-组织-性能”数值模拟方法 针对金属增材制造技术的控形控性问题，发展了制造过程的多尺度多物理场耦合算法、材料凝固微观组织预测算法、成形材料静/动力学性能评价算法，实现了“制造过程-微观组织/结构-力学性能-服役性能”的计算模拟分析，为金属增材制造技术工艺优化提供了技术支撑。 细分方向3...