太棒了吧！虎溪有一把“懂你的”天鹅椅？

在重庆大学虎溪校区的缙云湖畔，有一群校园“团宠”——黑天鹅。它们时而翩跹起舞，时而低首戏水，为校园增添了趣味和诗意。而谁能想到，这群天鹅不仅俘获了师生们的心，还“孵”出了一件融合科技与艺术的作品——3D打印混凝土天鹅椅！

这把椅子不仅扛得住400斤重量，还能“读懂”你的身体曲线！它背后的设计和制作者，是来自土木工程学院与建筑城规学院的六名大三学生。他们用3D打印混凝土、计算机辅助人体工学交互优化设计与数值模拟技术，将天鹅的优雅定格在了校园里。

现在，就让我们走进这场科学与艺术的跨界探索，看看这群年轻人如何用“硬核操作”玩转设计与制造！

天鹅椅创意设计方案

最终设计效果图

从黏土模型到数值模拟

科技与手工的完美碰撞

“用素混凝土做椅子，能不能承重？”大家都知道，离开了钢筋的混凝土只能受压。面对这个灵魂拷问，团队成员在指导老师的提示下灵光乍现——先用陶泥试试！于是，一场“科学玩泥巴”大战正式开启。

陶泥在同学们手中被反复揉捏、塑形，每一次调整都暗藏玄机——不需要外部支撑，全靠空间形态让陶泥“自力更生”。经过无数次捏了改、改了捏，一个空间曲面组成、以受压为主的天鹅椅雏形终于诞生了。

仅有陶泥模型还不够，还需要科学验证！同学们乘胜追击，建立了数值模型，进行了有限元分析，用分析数据切切实实验证了天鹅椅的可行性。

“形状决定效率”，让人惊艳的大跨空间建筑结构经典所蕴含的结构原理，同学们就这样在“陶泥天鹅椅”上亲手体验了。这次动手经历成为团队的“灵感开关”——原来科学也可以这么被“玩出来”！

捏泥巴成果

泥天鹅椅承重

人体工学交互设计+力学性能耦合优化

=天鹅的“温柔抱抱”

要让椅子既美如雕塑又要坐上去拥有舒适体验，光靠颜值可不够。团队搬出了“黑科技”——人体工学交互设计+力学性能耦合优化！

同学们收集了重庆市大学生的身体特征数据，构建了人体肌肉骨骼模型。采用优化算法，将天鹅椅模型与⼈体坐姿模型的表面进行充分碰撞。在经过一系列迭代计算后，设计出贴合人体背部、臀部以及小腿的天鹅椅空间网格模型。再将各种人体坐姿模型，加在网格模型上，进行人体与椅面之间受力变形的交互迭代，最终形成荷载分布均匀、椅子曲面流畅的优化设计方案——“坐上去就像被天鹅轻轻环抱！”团队成员这样畅想着。

人体工学引入

力学性能有限元分析

塑料3D打印验证造型

新型材料“内卷”

混凝土也能玩出花？

如果说传统混凝土是“硬汉”，那团队采用的新型材料就是“硬汉+暖男”的结合了！为了打造既坚固又轻巧的椅子，材料试验直接“卷”出新高度。

在老师和研究生助教的指导下，他们结合3D打印技术，经过反复试验，终于调配出兼顾强度和韧性的新型材料。为了确保万无一失，还在3D打印混凝土界面布置了玻璃纤维网与马蹄钉。这就像给椅子穿了隐形铠甲，增强了天鹅椅的整体力学性能。最终，这把椅子成功扛住了4个沙袋、400斤重量的“暴力考验”！团队成员李珩菠忍不住在天鹅椅上跳跃起来！

混凝土3D打印中

结构加强方式示意

500多个日夜的坚持

青春与热爱的伴随与收获

从2023年5月大学生创新项目开始酝酿，到2025年1月完成养护、打磨和喷漆，项目团队的同学们在指导老师和助教们的陪伴下，用500多个日夜，走完了这一趟关于“热爱”和“坚持”的旅程，感受到自己通过大创项目训练得到的成长，收获了竞赛获奖、项目成果申报发明专利等成绩单。

团队成员照片

团队成员中，来自土木工程学院的项目队长刘丹宁，先后获得过国家奖学金等4项奖学金和重庆大学优秀共青团员荣誉称号，她说：“一次又一次的失败没有让我们气馁，日复一日地坚持磨炼了我锲而不舍的精神”；李珩菠是重庆市创新能力提升先进个人，曾荣获国家奖学金、小米优秀奖学金等8项奖学金，“从想法到实践，我深刻意识到，创新不是单打独斗，而是团队中每个人贡献的点滴汇聚成河”是他的项目结题感悟；苏政畅是重庆大学优秀学生，曾获优秀共青团员、国家励志奖学金、重庆大学“黄乾亨”奖学金等荣誉称号，他说：“在不断调整与修改中，挥洒无数汗水，历经诸多艰辛。这一路的坎坷让我明白坚持的意义，使我受益匪浅。”

来自五年制建筑城规学院的三名同学也都是年级“学霸”，在多项全国大学生建筑设计竞赛中获得过奖项，通过本项目的训练也收获满满。王业飞说“团队共同努力重塑校园空间，以多种学科专业合作，让我在每一处细节中成长”，她是重庆大学优秀共青团干部，荣获过全国大学生“台达杯”太阳能建筑设计、中国人居环境学年奖等多个奖项；而“以坚持为舟，以合作为帆，同心共济，终抵成功的彼岸。”则是刘雨森结题时的肺腑之言；张况之表示“数月努力、同舟共济，团队与合作的力量带领我们克服困难、抵达成功。”

从一开始对空间结构设计懵懂无知，到应用交互设计软件和有限元数值模拟完成了天鹅椅的优化设计与承载力校核；从3D打印混凝土技术小白，到调配出强度和韧性兼优的打印材料、设计和实施了空间曲面结构流畅的“一笔打”方案，这群似乎与优美不沾边的土木生和与数值分析天生绝缘的建筑学子，在跨专业火花四溅的头脑风暴中，在挥洒自如的造型设计与严谨繁琐的数值分析中，在一次次打印失败又互相鼓励重整旗鼓中，同学们深深体会了当工程与设计交融、科技与艺术碰撞，灵感的天鹅就会振翅而飞！

云湖畔的天鹅椅

如今，天鹅椅优雅地“栖息”在缙云湖畔，与真正的天鹅们遥相呼应。同学们用行动证明，当校园“团宠”化身灵感缪斯——所谓“不可能”，不过是尚未被热忱融化的边界。

下一次，当你路过缙云湖畔，不妨轻轻坐下。也许，天鹅椅会悄悄告诉你：“你看，梦想和混凝土一样，只要找到对的配方，就能坚不可摧。”

团队成员：土木工程学院土木工程专业2021级刘丹宁、李珩菠、苏政畅；建筑城规学院建筑学专业2021级王业飞、刘雨森、张况之

助教：土木工程学院硕士研究生格茸汪堆、王珍悦、岳姿怡

影像素材：龙灏，陈朝晖，赵启东（建筑城规学院硕士研究生），团队成员

视频编辑：刘丹宁，陈朝晖，龙灏