结构拓扑优化在航空航天器结构设计领域的大量使用，使飞行器结构的重量越来越轻，性能不断提高，同时由于应力水平的上升而导致了疲劳问题越来越多。对于大多数金属材料，疲劳强度远低于极限强度，尽管在极限载荷下结构满足静强度要求，但是在疲劳载荷下结构可能不满足疲劳寿命设计需求，因此研究以疲劳寿命为约束的拓扑优化具有重要意义。本文根据结构疲劳寿命分析原理，提出了一种把拓扑优化中的疲劳约束转化为应力约束的方法，由疲劳载荷谱结合构件的设计寿命，根据结构疲劳寿命分析方法反算设计寿命下的最大应力水平，以这个最大应力水平为约束值进行拓扑优化来获得结构件的结构型式和尺寸。用两个算例证明了本文方法的有效性。采用HyperMesh商业软件，建立了某运输机机翼翼肋和某无人机机翼接头的有限元模型，并进行有限元分析；以质量最小为目标，实际疲劳载荷谱处理得到结构的最大应力为约束，用OptiStruct模块结合多工况下的基结构法进行拓扑优化，得到其拓扑结构，并在此基础上对优化结果进行了工程化处理，实现了结构重量减轻的同时满足疲劳寿命的要求，为此类结构的设计提供了参考。