应用CAD／CAE系统建立XH786A立式加工中心的整机模型，并进行动态分析。找出机床薄弱环节，利用优化软件HyperMesh对薄弱环节进行优化设计，得到优化结果和优化前相比较，表明拓扑优化结果具有理论指导意义，为后续详细的设计提供理论依据。

扫描反射镜重量过大,会增加马达的负载,从而导致体积和总重增加;反射镜的二级模态接近光电系统平台的共振频率点时,会引起共振现象。为了使扫描反射镜减重,首先对其进行有限元分析,得出最大加速度变形、二阶模态和转动惯量。其次,根据有限元分析的结果选择铍作为扫描镜的材料。接着利用ansys软件进行拓扑优化,优化时考虑不同体积百分比对最大变形的影响,确定约束的体积百分比为75%,目标函数为结构刚度。最后对拓扑优化的结果进行修改,使之易于加工。分析结果表明,转动惯量相对于初始值减少了75%,同时二阶模态和最大加速度变形满足设计要求。

在HyperWorks软件仿真环境下，以在产抽油机某机型减速器底座为设计分析对象，结合模态分析、屈曲分析完成拓扑优化过程。通过不同优化结构对比分析，得到工作载荷下的屈曲极限，利用拓扑优化完成其板材结构、筋板分布、板材厚度的优化分析，从而达到抽油机减轻重量、提高强度的效果。

汽车轻量化设计可提高动力性、降低油耗、减少污染，是节能减排的重要措施之一。薄壁件(如正时罩盖、油底壳、气门室罩盖等)是发动机表面振动辐射的主要噪声源，其中油底壳是薄壁件的典型代表，其辐射噪声约占整机噪声的四分之一。近年来各研究部门在对发动机薄壁件通过改进结构降低辐射噪声方面做了很多工作，比如北方发动机研究所的胡定云等对油底壳进行模态计算，从薄壁件固有频率入手通过加筋的方式优化其结构刚度，长安汽车张磊等根据对发动机薄壁件测试结果，通过弱点分析对油底壳进行局部和加强筋优化，中北大学张光炯等在油底壳结构确定的情况下对油底壳拓扑优化，根据优化结果的密度阀值大小而增减油底壳的壁厚尺寸。

针对目前反射镜拓扑优化存在的局限性和渐进结构优化的优点,提出了用渐进结构优化的方法对镜体进行拓扑寻优。分析了渐进结构优化的原理并进行了改进,同时对比了不同模型和删除参数的影响,对镜体在竖直和水平两种工况下分别进行分析,得到了在复合工况下材料的最佳分布（载荷传递路径）,分析了这个结果与现有镜体结构形式的异同,给出了改进建议,根据上述最佳材料分布加以整理,提出了一种多点支撑下的镜体结构形式,对以后相关设计具有一定的参考价值。

研究用于结构拓扑优化的基于材料添加策略的进化算法（AESO方法）。基于进化算法的思想，利用单元材料相对密度的变化描述材料的添加（从0到1）或删除（从1到0）。当某些单元满足进化准则时，单元的相对密度进行0—1变化。研究发现．基于一步变化策略的AESO方法往往不能获得正确的拓扑形式，其原因可能是，进化后的响应量是基于密度为0或很小时的敏度经线性近似获得的，与实际相差很大。这种敏度的计算误差问题在ESO、BESO等硬杀算法中都存在。本文提出将进化过程分成多步，以软杀的思想进行硬杀优化，即使材料密度逐渐由0变化到1，实现材料的逐步添加。基于该策略，提出了渐进密度AESO方法．并比较分析了这种逐步添加的做法对结果的影响。算例验证了该方法的正确性和有效性。渐进密度AESO方法为双向进化算法（BESO）提供了有效的进...

针对连续体结构拓扑优化设计变密度方法SIMP和RAMP，因惩罚函数选取的不合理而导致拓扑结构形式不甚合理的问题．本文提出了一种新的惩罚函数，并基于此函数导出了相应的迭代设计公式，几个典型考题的数值结果，说明了方法的可行性和有效性。

新型面对称高速飞行器面临着宽速域、宽动压飞行条件,受到此类飞行器装载与装填比要求的限制,飞行器的主要承力结构重量较低,为了突破传统结构设计方法面临的结构减重极限,文章提出了一种基于拓扑结构轻质化的优化设计方法.该方法的主要思想为根据具体的载荷工况,在优化区域中获得最优的传力路径.通过对面对称高速飞行器的舵应用此优化方法,在多种载荷作用下,获得了多级分叉的仿生结构.通过验证计算表明设计得到的结构不仅重量减轻,还能够满足静气动弹性变形与强度要求,从而验证了此方法进行结构设计的可行性.

液压阀块是液压系统中重要的组成部分,传统液压阀块采用车铣、钻、镗的方式制造,导致其内部流道有较多直角弯和工艺孔封闭容腔结构,严重影响油液流动性能。基于增材制造技术所提供的新型设计空间,采用B样条曲线对阀块内部液压流道进行优化设计,并对液压流道进行了计算流体动力学分析,以确定压降最小的最优流道结构。通过对液压阀块拓扑优化进行减重,根据拓扑优化结果,采用选区激光熔融的方式,完成了液压阀块的打印。相比原始液压流道,经过优化后的液压流道的压力损失减少31.4%;与原始阀块相比经过拓扑优化并通过SLM制造的液压阀块减重33.9%。因此本文采用的流道优化和阀块轻量化方法为液压阀块内部流道性能提升和阀块整体轻量化设计提供了新的参考。

以多自由度多关节凿岩台车钻臂为研究对象,基于凿岩台车液压三角支撑以及万向回转结构,对组成钻臂的主要构件进行参数化三维建模,并利用UG软件自带的间隙检查功能检查模型的干涉情况,确保模型不会发生干涉。根据凿岩台车钻臂实际作业条件,分别对钻臂底座和推进梁托架尺寸进行优化以及拓扑优化,使其在满足强度的要求下减轻钻臂重量,并在减少功耗的同时保持更好的稳定性。