随着科学技术的发展,人们对材料的使用提出越来越高的要求,单一的金属、非金属或有机高分子材料往往不能满足人们的设计需要,而由多种不同特性材料组成的多功能材料在工程实际中具有日益广泛的应用前景。因此,如何将各种不同特性的材料及孔洞合理配置,优化材料微观结构的形状拓扑关系,得到即符合设计需求又节省材料的新结构将备受人们青睐。在这一背景下,本文基于并行策略对多材料柔顺机构的拓扑优化设计进行研究。论文首先详细地阐述了材材料刚度线性可加性理论,为多材料拓扑优化中刚度的线性叠加计算提供了理论基础和合理性证明。之后将控制决策系统中的递阶优化理论中应用最为广泛的二级递阶优化模型引入,提出并行策略求解多材料柔顺机构拓扑优化的方法。针对该方法求解多材料柔顺机构拓扑优化时出现的过饱和单元问题,提出了一种刚度扩散的方法解决,可以将多个分立的单材料子问题协调统一起来,最后得到原始的多材料优化问题的解。其次,在并行策略求解多材料柔顺机构拓扑优化理论方法的基础上,本文提出了一种新的材料-目标输出对应关系,研究了柔顺机构领域广泛关注的多输出优化问题。并且将并行策略的多材料拓扑优化方法与顺序耦合分析方法结合,提出了一种多场耦合下的多材料拓扑优化设计方法,研究了热固耦合下的多材料热驱动器的设计问题。最后,论文详细介绍了基于SIMP法拓扑优化结果中灰度单元的几种处理方法,对其原理和优劣进行了对比分析。之后提出了一种边界重构算法,核心思想在于保证体积比不变,主要包括灰度单元收缩,边界搜索与移动和边界平滑三个阶段。在边界平滑阶段,采用了三次样条插值对新边界进行平滑处理。最后将该方法用于多材料柔顺机构的边界重构处理中。通过实验方法将本文提出的多材料拓扑优化方法设计得到的多材料柔顺机构与单材料柔顺机构对比,说明本文所提出的方法有效性。