近年来，连续体拓扑结构优化是结构优化中的难点和热点问题。优化工作者需要有较强的数学、力学基础以及较高的计算机水平，这些因素使结构优化推广到实际应用中有一定难度。寻求简单、易于实现的优化方法一直是优化工作者追求的目标。1993年，Xie和Steven提出了渐进结构优化法（ESO），即根据一定的优化准则，将无效或低效的材料逐步删除，从而使结构逐渐趋于优化。这种优化方法的重要的特征就是很容易理解优化思想，并且很容易学习。由于该方法非常简单，一般直接以重量为优化目标，算法通用性好，优化效率高，能够处理大型问题，容易与有限元程序结合，所以，自提出后便得到了众多学者的青睐，得到了广泛的发展。本文主要研究了基于渐进优化法的连续体拓扑结构优化。具体研究内容如下： 1、探讨了多约束渐进结构优化方法。针对应力和刚度双重约束的渐进结构优化问题，本文从有限元理论和材料的弹性力学关系出发，充分分析了应力和刚度约束之间的本质关系：应力约束和刚度约束均与结构的弹性矩阵、应变矩阵和单元位移 有关。弹性矩阵仅与材料的弹性模量和泊松比 有关，对于某种具体的各向同性材料，弹性模量和泊松比是相同。对某个具体的单元，单元的应变就是单元位移的偏导。因此，对于各向同性材料这些因素均与应变有关，所以，基于应力和刚度渐进优化只需要考虑单元应变即可，该方法简化了多约束优化，同时也给多约束优化提供了一种新的考虑方向。 2、提出了实现双向渐进结构优化新方法。双向渐进结构优化作为渐进优化法的重要发展，提高了优化效率，改善了优化效果。文中研究了将应用广泛的成熟ANSYS软件的单元生死技术引入到双向渐进结构优化中，利用“杀死”单元和“激活”单元技术模拟单元的删除和增加，在杀死低效能单元的同时，在高效单元周围增加单元。该方法利用现有的资源，成熟的技术，有效地实现双向渐进结构优化。由于采用已有的成熟技术，则有利于该方法的推广。 3、探讨了拓扑结构图的提取以及CAD模型的建立。结构的拓扑优优是优化设计的初始阶段，化结果必须转换为CAD模型才能进行后续的形状和尺寸优化。所以，拓扑结果的提取是一个非常值得研究的问题。文中通过人工干预的方式提取优化模型有限个边界节点坐标。利用该方法可以在不影响拓扑图结构提取结果的情况下大大减少计算量，同时可以将结构中一些对结构影响细微的部分进行删除，以便得到规则、易于加工制造的优化模型。将优化结果的边界节点坐标导入UG软件中，通过样条曲线拟合建立二维平面图形，亦可建立三维模型，为后续优化做好准备。 4、拓扑优化原型系统的开发。针对上述研究内容，为了使操作方便以及使对优化原理不非常了解的设计人员可以进行优化设计，利用ANSYS、VB、UG等软件开发了渐进结构优化原型系统，实现了优化功能的集成。根据优化过程，系统将优化模型建立、ESO优化、BESO优化和模型后处理4个步骤集成在同一个环境下。 5、应用实例。利用渐进结构优化原型系统实现了对汽车碰撞试验中支架的优化。优化过程中对于结构约束采用不同的单元的类型实现，该类型的单元不管对结构的贡献情况，均保留在优化结果中。实现了基于双约束的ESO和BESO两种优化，优化结果和实际中使用情况非常吻合。 渐进结构优化虽然取得一定研究成果，由于其发展时间较短，目前渐进结构优化的研究不论是在理论方面还是在应用方面都存在许多值得研究的地方。该方法主要集中在处理二维优化内容，对三维体的优化还有很多工作要做。拓扑优化仅是概念设计，如何利用渐进优化法实现拓扑优化、形状优化和尺寸优化的集成将具有重大意义，使得结构设计过程将更加容易和合理。