韦凯教授 -湖南大学

韦凯
教授中国科协青年人才托举湖湘青年英才
所在单位 : 机械与运载工程学院|
学科 : 力学

姓名: 韦凯
系别: 力学与航空航天系
职称/职务: 教授，博士生导师，力学与航空航天系副主任，岳麓学者，湖湘青年英才

E-mail: weikai@hnu.edu.cn

教育背景
2010.09-2015.07：  北京大学固体力学专业，获理学博士学位

2006.09-2010.07：  重庆大学工程力学系，获工学学士学位


工作履历
2024年1月-至今： 湖南大学机械与运载工程学院，力学与航空航天系，教授，博士生导师

2019年1月-2023年12月： 湖南大学机械与运载工程学院，力学与航空航天系，副教授，博士生导师

2015年11月-2018年12月： 湖南大学机械与运载工程学院，力学与航空航天系，助理教授，硕士生导师



教学工作
1.《工程力学》(课程负责人)

2.《现代力学概论》（课程负责人）

3.《材料力学》（国家一流本科课程，共同讲授）

4.《力学进展》（研究生，共同讲授）

研究生招生
每年可招收4名硕士研究生（可招收力学、航空宇航科学与技术、机械、车辆专业研究生），1名博士研究生。

已培养多名博士研究生毕业后进入高校任职。

已培养多名硕士研究生毕业后获CSC资助和国外学校全奖，前往英国、加拿大等攻读博士学位，或进入双一流高校攻读博士学位。

指导研究生多人次获“湖南省优秀硕士论文”、“湖南省优秀毕业研究生”、“湖南大学优秀毕业研究生”、“研究生国家奖学金”等荣誉奖励。

学术兼职
1. 中国复合材料学会 车辆工程复合材料委员会 委员， 轨道交通复合材料专业委员会 委员， 青年工作委员会 委员。

2. 湖南省力学学会理事，国家自然科学基金、浙江省、四川省、广东省自然科学基金评审专家。

3.《湖南大学学报（自然科学版）》、《中南大学学报（自然科学版）》、《现代应用物理》期刊青年编委。

4. 期刊审稿人：Virtual and Physical Prototyping、Additive Manufacturing、Mechanics of Materials、Materials & Design、Composite Structures、Composites Part B、International Journal of Mechanical Sciences、Smart Materials and Structures、Thin-Walled Structures

研究领域
学科领域：轻量化多功能材料与结构设计制造，面向卫星及高超声速飞行器、新能源汽车、运动医学中骨科植入体等工程结构需求的新材料与先进结构，开展轻量化多功能设计制造与评价，已在JMPS、IJSS、CST等固体力学与复合材料权威期刊发表论文60余篇，论文被引用2000余次。

主要研究方向：

1. 力学超材料：研究力学超材料设计优化方法、增材制造工艺及实验表征方法，以实现轻量化、多功能集成（热膨胀、泊松比、强度、刚度等），以用于变体飞行器、卫星天线等航天器结构、汽车吸能结构、骨科植入体等。

2. 复合材料工艺与力学：研究汽车车身轻质复合材料高效率成型工艺，先进复合材料纤维织物成型特性、复合材料/金属连接，复合材料汽车零部件轻量化设计与优化。

3. 增材制造工艺与力学：面向航空航天工程结构中复杂零部件对轻量化、高强度及多功能的应用需求，研究功能金属及多孔结构的一体化设计理论、增材制造工艺与宏微观性能表征评价方法。

4. 航天器结构设计：面向高超声速飞行器的轻质集成式热防护需求，开展陶瓷及陶瓷基复合材料与结构的高温力学行为、传热学特性、承载-防隔热一体化热防护系统设计及优化，为飞行器提供热防护解决方案。

5. 运动医学生物力学：面向主动健康与康复医疗需求，开展运动医学中足踝、肩关节等生物力学数值分析方法，骨科植入体、康复辅具的力学与智能化设计方法、增材制造工艺与临床评价研究。

科研项目
18. 国家自然科学基金面上项目；2024-2027

17. 北京空间飞行器总体设计部技术研发项目；2023-2024

16. 湖南省自然科学基金面上项目；2024-2026

15. 湖湘青年科技创新人才（湖湘青年英才）人才项目；2021-2024

14. 中国科协“青年人才托举工程”人才项目； 2018-2022

13. 国家重点研发计划子课题；2022-2025

12. 湖南大学优秀青年人才培育计划项目；2022-2025

11. 国防科技基础加强计划技术领域基金项目；2021-2023

10. 中航工业成都飞机设计研究所技术研发项目；2021-2024

9. 湖南省自然科学基金面上项目；2021-2023

8. 国家自然科学基金面上项目；2020-2023

7. 汽车车身先进设计制造国家重点实验室人才培育项目；2022-2024

6. 高性能复杂制造国家重点实验室开放基金；2022-2023

5. 工业装备结构分析国家重点实验室开放基金；2018-2020

4. 机械结构强度与振动国家重点实验室开放基金；2018-2020

3. 国家自然科学基金青年项目；2017-2019

2. 湖南省自然科学基金青年项目； 2017-2019

1. 湖南大学青年教师成长计划项目；2016-2020

学术成果
代表性学术论文:

一、力学超材料：

[5] Kaiyu Wang, Zhonggang Wang, Kai Wei*, Xujing Yang, Multimaterial metamaterials: Customize targeted thermal deformation modes responding to time- and space-variant temperature stimuli, ACS Applied Materials & Interfaces, 2024, 16: 39981-39992.

[4] Xiaoyujie Xiao, Jiaxin Chen, Kaiyu Wang, Yinzheng Yu, Kai Wei*, Multi-material additively manufactured metamaterials functionalized with customizable thermal expansion in multiple directions, ACS Applied Materials & Interfaces, 2023, 15: 47434-47446.

[3] Kaiyu Wang, Jiaxin Chen, Zhentong Han, Kai Wei*, Xujing Yang, Zhonggang Wang, Daining Fang, Synergistically program thermal expansional and mechanical performances in 3D metamaterials: Design-Architecture-Performance, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2022, 169: 105064.

[2] Kai Wei, Xiaoyujie Xiao, Wentao Xu, Zhengtong Han, Yazhuo Wu, Zhonggang Wang*, Large programmable coefficient of thermal expansion in additively manufactured bi-material mechanical metamaterial, Virtual and Physical Prototyping, 2021, 16: S53-S65.

[1] Kai Wei, Haosen, Chen, Yongmao Pei, Daining Fang, Planar lattices with tailorable coefficient of thermal expansion and high stiffness based on dual-material triangle unit, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2016, 86: 173-191.（2018-2024 ESI高被引论文）



二、复合材料工艺与力学：

[5] Xinxin Xu, Kai Wei*, Ming Mei, Maojun Li, Xujing Yang, An ultrasound-assisted resin transfer molding to improve the impregnation and dual-scale flow for carbon fiber reinforced resin composites, Composites Science and Technology, 2024, 255: 110710.

[4] Ming Mei, Jielin Huang, Siya Yu, Tai Zeng, Yujia He*, Kai Wei*, Shear deformation characterization and normalized method of tricot-stitched unidirectional non-crimp fabric, Composites Science and Technology, 2024, 246: 110391.

[3] Yujia He, Ming Mei, Kai Wei*, Xujing Yang, Shuyong Duan, Xu Han, Interlaminar shear behavior and meso damage suppression mechanism of stitched composite under short beam shear using X-ray CT, Composites Science and Technology, 2022, 218: 109189.

[2] Ming Mei, Yujia He, Xujing Yang, Kai Wei*, Zhaoliang Qu, Daining Fang, Shear deformation characteristics and defect evolution of the biaxial ±45° and 0/90° glass non-crimp fabrics, Composites Science and Technology, 2020, 193: 108137.

[1] Yujia He, Ming Mei, Siya Yu, Kai Wei*, Drop-weight impact behaviour of stitched composites: Influence of stitching pattern and stitching space, Composites Part A, 2023, 172: 107612.



三、增材制造工艺与力学：

[5] Qidong Yang, Kai Wei*, Zhaoliang Qu*, Xujing Yang, Daining Fang, In-situ X-ray computed tomography of high temperature tensile behavior for laser powder bed fused Invar 36 alloy, Additive Manufacturing, 2024, 83: 104072.

[4] Zhengtong Han, Kai Wei*, Multi-material topology optimization and additive manufacturing for metamaterials incorporating double negative indexes of Poisson’s ratio and thermal expansion, Additive Manufacturing, 2022, 54: 102741.

[3] Keqiang Zhang, Kaiyu Wang, Jiaxin Chen, Kai Wei*, Bo Liang*, Rujie He*, Design and additive manufacturing of 3D-architected ceramic metamaterials with programmable thermal expansion, Additive Manufacturing, 2021, 47: 102338.

[4] Ye Zhou, Qidong Yang, Kai Wei*, Additively manufactured multi-functional metamaterials: low coefficient of thermal expansion and programmable Poisson's ratio, Virtual and Physical Prototyping, 2024, 19(1): e23023714.

[1] Qidong Yang, Shuo Yang, Shiyu Ma, Junhan Zhou, Ye Zhou, Rongzheng Huang, Kai Wei*, Zhaoliang Qu*, Xujing Yang, In-situ X-ray computed tomography tensile tests and analysis of damage mechanism and mechanical properties in laser powder bed fused Invar 36 alloy, Journal of Materials Science & Technology, 2024, 175: 29-46.



四、航天器结构设计：

[5] Kai Wei, Wentao Xu, Bin Ling*, Xujing Yang, Daining Fang, Multi-functional cylindrical metastructures to simultaneously program both thermal expansion and Poisson's ratio, Extreme Mechanics Letters, 2021, 43: 101177.

[4] Xiuwu Wang, Kai Wei*, Kaiyu Wang, Xujing Yang, Zhaoliang Qu, Daining Fang, Effective thermal conductivity and heat transfer characteristics for a series of lightweight lattice core sandwich panels, Applied Thermal Engineering, 2020, 173: 115205.

[3] Kai Wei, Xiuwu Wang, Xujing Yang, Zhaoliang Qu*, Yong Tao*, Daining Fang, Heat transfer mechanism and characteristics of high temperature ceramic cellular sandwich, Applied Thermal Engineering, 2019, 154: 562-572.

[2] Xiuwu Wang, Kai Wei *, Yong Tao, Xujing Yang, Hao Zhou, Rujie He, Daining Fang, Thermal protection system integrating graded insulation materials and multilayer ceramic matrix composite cellular sandwich panels, Composite Structures, 2019, 209: 523-534.

[1] Kai Wei, Yong Peng, Kaiyu Wang, Fan Yang, Su Cheng, Tao Zeng*, High temperature mechanical properties of lightweight C/SiC composite pyramidal lattice core sandwich panel, Composite Structures, 2017, 178: 467-475.



专利与软著：

[5] 韦凯，王开禹，韩征彤，陈嘉馨，一种超材料的优化方法、系统及设备，ZL202210233231.1

[4] 韦凯，彭勇，杨旭静，陈嘉馨，李茂君，杨启东，一种热膨胀和泊松比可同时调控的三维超材料结构及其设计方法和应用，ZL202010545049.0

[3] 韦凯，韩征彤，王开禹，陈嘉馨，黄荣政，一种超结构的优化方法、系统及设备，CN202111647640.8

[2] 韦凯，杨旭静，段书用，莫富灏，杜庆勇，肖志，复合材料板材的制备系统, ZL201720128224.X

[1] 韦凯，韩征彤，曾景华，黄荣政，刘晓阳，陈兴林，李嘉隆、隆雨航，基于Python的超材料拓扑优化设计软件，2021SR1318124



学术交流
11.  韦凯，变形可调控多功能超材料设计制造与评价，第三届全国超材料大会，乌镇，2024年5月，邀请报告

10.  韦凯，变形可调控超材料与结构多功能设计制造与评价，第六届航天航空航海产业发展论坛，长沙，2023年9月，主题报告

9.  韦凯，温度及力场加载下变形可调控超材料，中国力学大会2021+1，线上，2022年11月，邀请报告

8.  韦凯，复合材料成型及力学性能实验研究，实验力学青年学者论坛，线上，2022年4月，邀请报告

7.  韦凯，温度及力场加载下变形可调控超材料设计方法，第十六届全国物理力学学术会议，北京, 2021年8月, 报告(20分钟)

6.  韦凯，复合材料纤维织物预成型特性研究，中国复合材料学会第76期高端青年沙龙，北京，2021年4月，邀请报告

5.  韦凯，陶瓷基复合材料夹芯结构热防护系统设计，第四届中国国际复合材料科技大会，复合材料结构轻量化专题， 珠海, 2019年11月, 报告(25分钟)

4.  韦凯，热膨胀及泊松比可调控多孔超材料集成设计，中国力学大会2019，多功能复合材料及结构专题， 杭州, 2019年8月, 邀请报告

3.  韦凯，轻质点阵复合材料与结构多功能设计，2018年全国固体力学学术会议, 哈尔滨, 2018年11月, 邀请报告

2.  韦凯，轻质点阵超材料热膨胀调控设计方法，先进复合材料应用发展论坛 , 成都, 2018年7月, 邀请报告

1.  韦凯，热膨胀系数可调控的三维轻质点阵结构, 中国力学大会, 北京, 2017年8月

奖励与荣誉
19. 2023年 全球前2%顶尖科学家（2023年度）

18. 2023年 全国周培源大学生力学竞赛优秀指导教师奖

17. 2023年 第十八届湖南大学“长丰奖励基金”学院建设突出贡献奖

16. 2022年 湖南省优秀硕士学位论文指导教师

15. 2022年 第十七届湖南大学“长丰奖励基金”学院建设突出贡献奖

14. 2021年 湖湘青年科技创新人才（湖湘青年英才）

13. 2021年 湖南大学青年教工党员示范岗 荣誉称号

12. 2021年 湖南大学本科毕业设计（论文）优秀指导教师

11. 2020年 湖南大学优秀教师新人奖

10. 2020年 湖南大学创新创业优秀指导教师   

9. 2019年 湖南大学优秀教师

8. 2019年 全国周培源大学生力学竞赛优秀指导教师奖

7. 2019年 湖南大学长丰优秀教师奖

6. 2019年 第十四届湖南大学“长丰奖励基金”学院建设突出贡献奖

5. 2018年 中国科协“青年人才托举工程”入选者

4. 2018年 湖南大学机械与运载工程学院优秀共产党员

3. 2018年 湖南大学本科毕业实习优秀指导教师

2. 2017年 湖南大学机械与运载工程学院优秀共产党员

1. 2016年 湖南高等学校教师岗前培训优秀学员



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