拓扑优化是一种在一定约束条件下得到最优材料布局设计的方法,能够应用于各领域实际工程中。其中应力相关拓扑优化问题成为了近几年学者们关注较高的课题。该类问题相较于只考虑结构整体响应的优化研究有着三大固有挑战:容易陷入奇异解、局部应力约束数量过于庞大以及需求高应力计算精度。现如今已有非常多有效的解决方法被提出,但是大多数工作都是基于隐式优化框架下的,导致存在设计变量过多、几何边界信息描述不清晰以及无法与CAD/CAE系统集成等一系列问题。另一方面,板壳结构作为现代工业中常见的结构形式之一,却很少有学者考虑相关的应力优化研究,主要是由于其结构响应对壳体中面几何形状非常敏感,模型描述的准确性是解决问题的关键所在,这是传统有限元分析与隐式拓扑优化方法无法保证的。本文针对上述问题提出了一种新型的拓扑优化显式框架,由等几何分析以及移动可变形孔洞法组成。等几何分析作为一种新兴的分析方法,将描述几何的基函数作为物理场的插值函数,不但能够保证板壳结构几何模型与分析模型的一致性,还能在低规模网格下保证结构计算精确度以及单元之间物理场的高阶连续。移动可变形孔洞法则是打破了常规拓扑优化方法的思路限制,将描述孔洞的参数作为设计变量,利用孔洞的移动、变形以及融合等行为描述拓扑,实现了优化结果的显式化。二者结合后形成的显式框架不但能保证整个问题在低计算成本下的高精度表现,还能够直接与工程CAD/CAE软件对接,对实际工程有着非常重大的指导意义。本文将基于新型显式框架以及Reissner-Mindlin厚壳理论,完成板壳结构应力相关拓扑优化问题研究,还将在等几何分析中引入剪裁曲面分析技术来提升应力响应的计算精度,引入正则化优化列式使优化进程不陷入奇异解,同时将引用基于应力梯度的全局应力描述函数代替多个局部应力约束,减少计算量。