结构完整性是自工业革命发展起来的一种主要基于断裂力学的工程装备抗疲劳设计思想。但与传统铸造、焊接、锻造等成形材料不同，增材过程形成了难以除去的内部缺陷，是制约增材结构应用于高端装备的瓶颈技术之一。同时，鉴于增材制造“数字建模、分层制造、逐层叠加”释放出的巨大设计空间，一些负泊松比、零剪切模量等新型结构制造成为可能，在航空航天、国防军工、生物医学、高速列车等领域展现出巨大的应用潜力。《增材制造先进材料及结构完整性》在系统总结国内外研究进展的基础上，把“结构完整性”概念引入增材制造材料及部件的力学性能设计与可靠性评价中，推进增材制造在重大装备研发中的广度与深度。同时，一些新的技术或概念，如X射线原位成像、人工智能算法、智能材料结构、图像有限元建模等也在本书中进行了阐述。
本书可为从事增材结构设计、工艺优化、装备研发、性能评价等领域学者和技术人员提供参考，也可作为力学、材料、医学、信息、机械、控制等学科的高校院所研究生和教师授课的参考书。
增材制造被称为新一轮产业革命的代表性技术之一，在航空航天、生物医疗、国防军工、轨道交通等领域显示出了巨大的发展潜力与应用效率。然而，金属增材制造在高端装备关键承力部件中还鲜有公开报道，亟待解决的共性技术科学问题主要有微观组织、残余应力、表面质量和内部缺陷等4个方面。同时，基于上述4个方面的增材材料及部件的结构完整性评价已成为国内外前沿研究课题，也是金属增材制造技术走向高端装备必须通过的核心环节。其中，通体或广域分布的内部缺陷称为增材制造发展的顽疾，而其他3个方面均可通过工艺优化、后热处理、机械加工等手段予以有效缓解。本书在简要叙述了增材制造技术的基本概念及内涵后，分章节论述了典型增材制造的微观组织、缺陷行为、表面质量和残余应力及其对拉伸性能和疲劳性能的影响，重点讨论了基于高分辨X射线三维成像的缺陷统计表征方法及缺陷与疲劳强度和寿命的映射关系，对人工智能在增材工艺-组织-缺陷-性能的跨尺度关联建模中的应用也进行了介绍。
与此同时，基于金属增材制造技术的先进结构设计及评价研究引起了材料冶金、计算力学、实验力学、先进制造等领域学者的广泛重视。其中，在增材制造复杂结构时，探索外部激励后的变形损伤行为，成为学科研究前沿。与此同时，作为一项诞生于2000年的新兴交叉学科研究方向，超材料结构曾两次入选美国《科学》杂志“世界十大科技突破”，更被美国国防部列为21世纪六大颠覆性技术之一。点阵结构是由杆件组元或薄面板组元沿着空间取向排布构筑的二维或三维胞元结构，可以产生超常规的机械和力学性能，具有优异的比强度、比刚度、抗冲击吸能、减振降噪、弹性波调控等多功能一体化的综合性能优势。随着增材制造技术的快速发展和应用，点阵结构设计-制造-功能-应用一体化得到快速发展。本书在第8章和第9章对增材点阵结构的力学设计及图像仿真方法进行介绍。
作者自2005年攻读博士学位至今，坚信金属增材制造必将在长寿命高可靠性重大工程装备中得到运用，见证了中国增材制造技术的发展壮大之路，有幸自2012年以来引入同步辐射X射线三维成像技术开展增材缺陷与疲劳演化关系研究，在对高铁关键结构（车轴、构架、车体等）进行疲劳行为研究中提出了“时域阶梯评估方法”，认识到金属增材制造材料及部件的抗疲劳设计与评价已是当前亟待开展的重大技术课题，进而提出了增材制造结构完整性概念。
本书共11章，由西南交通大学胡雅楠博士、吴圣川研究员、吴正凯博士、吴文旺副教授和钱伟建博士共同撰写，在结构完整性框架内，围绕增材材料的力学性能和疲劳性能，以实验分析、理论建模和图像仿真为手段展开叙述。由于从事增材制造材料结构强度及寿命评估研究时间不长，知识深度与认识能力有限，行文中难免有疏漏甚至错误之处，恳请大家批评指正。
胡雅楠，博士，西南交通大学力学与航空航天学院讲师，硕士生导师。主要从事增材制造结构完整性、极端力学行为研究、材料疲劳损伤行为的先进光源原位表征。在 Nature子刊、Int. J. Fatigue、Mater. Design、Mater. Sci. Eng. A等期刊发表论文20余篇，引用量700余次，3篇论文入选 ESI高被引论文，单篇最高引用次数160余次。合作出版专著2部。曾荣获2022年度中国质量协会技术奖一等奖、2022年度中国交通运输协会科学技术奖一等奖等。
吴圣川，四川省学术与技术带头人，西南交通大学“扬华学者”、轨道交通运载系统全国重点实验室研究员，博士生导师。主要从事先进材料结构的高分辨原位试验系统研发、疲劳损伤多维多尺度表征研究及应用工作。以第一/通讯作者在Nature子刊、Acta Mater.、Int. J. Fatigue等顶刊发表论文100余篇，8篇论文入选 ESI高被引论文，Elsevier中国高被引学者和全球前2%影响力科学家。出版专著5部和教材1部，参编国家标准3部，授权专利15件和软件10件。担任疲劳顶刊Int. J. Fatiuge编委和断裂顶刊Eng. Fract. Mech.客座主编及Tomo. Struct. Mater.创刊编委等。现任第八届计算力学软件专业组秘书长、中国材料研究学会疲劳分会理事、中国腐蚀防护学会环境断裂专委会委员等，在国际会议作特邀报告20次。主持/参加国家973项目及国基青年、面上、联合、重点及军科委和企业项目等30余项。曾荣获四川省科技进步二等奖（排名1/8）、中国质量协会技术奖一等奖（排名2/15）、中国铁道学会科技进步一等奖（排名2/25）等多项奖励。
吴文旺，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系副教授、博士生导师。本科、硕士和博士分别毕业于中国科学技术大学、清华大学、瑞士洛桑联邦理工大学，主要研究领域为机械超材料、增材制造轻质多功能复合材料与结构力学设计及性能评价、数据驱动和人工智能技术在机械超材料力学设计及多功能一体化领域的应用。在Prog. Mater. Sci., J. Mech. Phys. Solid等固体力学、材料科学顶级期刊以第一作者、通讯作者身份SCI论文70篇，SCI他引次数2300余次。主持国家自然科学基金 2 项（青年项目、面上项目）、军委科技委国防科技创新特区163重点项目（1 项）。
吴正凯和钱伟建为西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室博士研究生，导师为吴圣川研究员。
