反求设计已成为先进制造技术的重要环节,技术跟踪的重要手段。现在的反求大多是产品的实物反求,而产品需要不断优化,技术跟踪也不断进行;大自然缔造了很多优秀的生物结构,如龟壳,经过数亿年的自然优化趋于完美,具有高强度、流体阻力小、曲面简约等优点。因此对其结构反求展开研究,具有重要的理论和实际意义。本文以龟壳实体为研究对象,分析比较了几种常见的数据测量方式,选择发展最成熟、测量精度最高的三坐标测量机对龟壳进行数据采集。较为深入地研究了数据处理技术,提出了最小距离法和向量角度法相结合的扫描线数据精简算法。以Pro/ENGINEER Wildfire2.0为软件平台,对基于Pro/E的逆向工程技术进行了研究。讨论了以边界为中心的曲面重构方法,提出利用Pro/SCAN-TOOLS进行简单曲面重构的方法以及一种把Pro/SCAN-TOOLS与造型工具相结合的自由曲面重构方法,基于处理后的龟壳数据点云进行了拟合重建,得到了龟壳外表面的自由曲面,并对曲面重构误差进行了分析。研究了应用Pro/Mechanica软件进行有限元分析的方法,对重建的龟壳模型进行了结构有限元分析。并在此基础上修改、分析,得到了力学性能不变、便于制造的龟壳派生模型。为研究龟壳的力学性能,将龟壳派生模型与球冠模型进行结构分析对比。