人工设计的超材料结构的多层级拓扑优化

专注于拓扑变形与缺陷工程领域的机械超材料博士专业，要求拥有2:1学位并具备科学计算能力。重视合作研究及创新设计技术。

关于该项目 力学超材料是一种由几何结构驱动、而非成分决定的具有特殊特性的工程结构。本博士项目将开创一种多尺度框架，结合拓扑变形与代理模型技术，以简化设计流程并实现缺陷工程，从而推动超材料在超轻量、可重构及高性能材料领域的实际应用。 力学超材料是经过设计的人造材料，其被特意设计以具备天然材料所不具备的特殊力学特性，例如极轻的重量、高能量吸收能力及可重构性。这些特性源于其内部几何结构，而非材料成分本身。近期研究表明，在超材料结构中引入局部拓扑缺陷或瑕疵，能够显著增强这些特性。 然而，尽管近年来取得了显著进展，由于模拟复杂几何形状的高计算成本以及庞大的设计空间，探索新的拓扑结构仍受到极大限制。 传统的设计方法主要依赖人类的直觉，以及从自然或艺术中获得的灵感，虽然具有创造性，但缺乏可扩展性和系统性。 该博士项目将通过开发一种集成化的多尺度框架来系统解决这些挑战，从而填补这一空白。该框架将引入一种拓扑变形技术，可大幅降低拓扑优化所涉及的设计复杂度；同时还将采用一种新的多层级代理建模技术，能够将低成本小尺度结构的信息与高成本大尺度结构模拟数据相结合。这种多尺度框架将使得大规模超材料结构的缺陷工程化更加高效，因为能显著减少目前阻碍其实现的计算开销。 本研究将释放超材料在关键工程应用中的潜力——从航空航天到机器人技术领域，其中性能、重量与适应性至关重要。几何创新与计算效率的融合将为下一代材料设计铺平道路。 您将加入一个致力于解决复杂现实工程问题的合作团队。该团队专注于构思前沿的数据驱动的拓扑与优化方法。这些技术旨在解决流体结构、涡轮机械、超材料等现实工程挑战。 南安普顿大学拥有完善的 HPC 与实验设施，这为您提供了开展高保真多领域研究并与世界级研究人员合作的独特机会。 工程学院致力于促进平等、多样性与包容性，这体现在我们获得的 Athena SWAN 奖上。我们欢迎所有申请者，无论其性别、种族、残疾状况、性取向或年龄如何，并将充分考虑那些寻求灵活工作模式以及已休过职业休假的申请者。该大学拥有完善的生育政策、现场儿童保育设施，并提供多种福利措施，以保障员工的生活质量与工作生活平衡。南安普顿大学致力于可持续发展，并荣获了铂金级 EcoAward 认证。

入学要求 我们正在积极寻找具有以下资质的高积极性候选人： 英国2:1荣誉学位，或其等效的国际硕士/本科学位，专业领域为机械工程、数学、物理、计算机科学或相关学科 至少掌握一种高级科学计算语言，如 MATLAB、Python 等 独立及合作开展研究的能力 对探索新科学理念的热情，以科学严谨的态度解决问题，并产出具有重大影响力的研究成果

资助：竞争性资助 学费与资助 我们为英国本土学生和国际学生提供多种资助机会。符合条件的学生可通过“地平线欧洲”学费减免，自动免除国际学生学费与英国本土学生学费之间的差额。 大学通过竞争性遴选授予的校长助学金，为遴选排名靠前的申请人支付国际学生学费与英国本土学生学费之间的差额。 本校各学院通过竞争性遴选提供的博士奖助金，通常为遴选排名靠前的申请人支付按英国本土学生标准收取的学费，并提供生活津贴。 资助采用滚动授予方式，因此请尽早申请，以尽可能增加进入资助评选的机会。 如需了解更多信息，请访问我们的研究生研究资助页面。

如何申请 请通过在线系统门户提交申请，并选择相应的选项： 项目类型：研究型 学年：2026/27 您是全职还是兼职学习？ 工程与物理科学学院 查询项目：博士课程——工程与环境学（7175） 请在申请书的第2节中注明指导老师的姓名。 申请材料应包括： 您的CV（个人简历） 2份学术推荐信 至今的学位证书/成绩单 英语语言资格证明（如适用）