傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計大多面向力學(xué)性能優(yōu)化，在保證力學(xué)性能的同時實現(xiàn)輕量化目的，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。然而，高端裝備對多功能構(gòu)件的設(shè)計要求越來越高，僅考慮力學(xué)性能與輕量化耦合設(shè)計已難以滿足多功能構(gòu)件的需求，基于多物理場耦合的多功能結(jié)構(gòu)設(shè)計與基于環(huán)境激勵響應(yīng)的智能結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸發(fā)展起來。多功能與智能構(gòu)件結(jié)構(gòu)往往極端復(fù)雜，傳統(tǒng)成形技術(shù)很難實現(xiàn)。

增材制造技術(shù)以逐層逐點成形的特點，在成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)上具有顯著的優(yōu)勢，然而，增材制造技術(shù)也有成形局限性，目前面向增材制造的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計考慮的約束僅有宏觀約束，包括支撐形式、表面粗糙度和制造精度，并未考慮增材制造過程中的微觀約束，如組織各向異性、晶粒尺寸大小和殘余應(yīng)力分布等，導(dǎo)致較多力學(xué)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖然具有較好的理論性能，但是成形構(gòu)件的實際性能較差。未來的設(shè)計趨勢應(yīng)將增材制造材料微觀組織引入結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計，實現(xiàn)微觀組織可控和宏觀結(jié)構(gòu)約束的多尺度拓?fù)湓O(shè)計。

為滿足高端裝備對構(gòu)件多功能的需求，基于多物理場耦合的多功能結(jié)構(gòu)設(shè)計和智能構(gòu)件成為新的發(fā)展趨勢。以某種目標(biāo)功能為導(dǎo)向，基于熱/固、流/固、磁/固等多物理場的耦合特性，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)自然材料不存在或者難以實現(xiàn)的功能，如電磁/聲波/熱隱身、零/負(fù)泊松比等，這類超材料在航空航海、生物醫(yī)療、通信工程和軍工等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。智能結(jié)構(gòu)能夠在外界物理場（熱場、磁場、壓力場等）的刺激下按照預(yù)定模式進(jìn)行形狀或性能變化，在軟體機(jī)器人、變體機(jī)翼等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但目前相關(guān)研究較少，缺乏一套行之有效的設(shè)計方法。

目前，國內(nèi)外陸續(xù)開展了增材制造材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計相關(guān)研究，該主題是先進(jìn)制造的重要發(fā)展方向之一，是智能制造不可分割的重要組成部分。受《航空制造技術(shù)》之邀，共同組織策劃了“增材制造材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計”專刊，邀請了國內(nèi)較早開展相關(guān)研究的團(tuán)隊，希望?？某霭婺軌蜻M(jìn)一步推動增材制造與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的融合發(fā)展。