自然界的生物结构在自适应生长规律的控制下形成了既没有不承载区，也没有过载区的最优材料布局形态，基于这种自适应生长规律原理的SKO（soft kill option）方法可用于工程结构的拓扑优化设计。深入探讨了基于满应力准则的SKO原理的实现方法，并着重讨论了结构拓扑形态寻优过程中的设计参数、寻优策略等关键技术，以若干典型的设计实例说明了该方法的有效性。

针对多工位级进模模具,提出了一种基于变密度法的级进模模具结构拓扑优化方法。先通过板材冲压成形有限元数值模拟得到变形板料对模具的作用力,利用自主开发的载荷映射工具构建级进模模具结构分析的力边界条件;再通过模具结构分析,明确模具结构优化的空间;最后结合拓扑优化算法对模具结构进行了优化设计。以某汽车连接器件级进模模具为例对该方法加以验证,与按传统方法设计的模具相比,优化重构后的模具在重量保持不变的情况下最大变形量减小了36.5%。对优化重构后的级进模在冲压成形过程中的应变值进行了测量,应变实测值与结构分析结果比较吻合,表明文中所提出的级进模模具结构拓扑优化方法是切实可靠的。

为了实现高效快速的舱体拓扑优化设计,文中根据舱体站位得到的载荷条件,阐述了确定其等效载荷和作用点的计算方法,以及拓扑优化理论,利用Hypermesh软件,结合舱体拓扑优化算例,详细介绍了基于等效载荷法舱体拓扑优化设计的实现过程,该方法可对航天航空飞行器的结构轻质化设计提供借鉴。