自适应成长法是一种基于自然界生物分枝系统生长机理的结构仿生拓扑优化设计方法,具有设计变量少,设计效率高等优点,已被成功应用于考虑静动态性能的板壳结构加强筋分布优化设计和考虑静力学性能的三维箱型结构加强筋分布优化设计中。然而,由于初始基结构对三维箱型结构动力学性能有显著的影响,作为一种基结构法的自适应成长法无法直接应用于考虑自振频率的三维箱型结构加强筋分布优化设计中。针对这一问题,本文提出一种改进的自适应成长法。该方法将自然界植物根尖形态引入到加强筋成长过程中,根据加强筋厚度的不同,将优化过程中的加强筋划分到4个加强筋区间内:初始厚度区间、中间厚度区间、许用厚度区间和成熟厚度区间。并引入一种考虑不同厚度区间的材料插值机制,根据加强筋厚度的大小,对加强筋材料的弹性模量和密度同时进行惩罚,消除了初始基结构对三维箱型结构动力学性能的影响,实现加强筋在箱型结构内部有效地从“节点线”出发,沿着最优的方向生长,并分歧和退化,形成清晰的加强筋分布形态,从而提升箱型结构的自振频率。相关算例验证了改进自适应成长法的有效性与优越性。在应用改进自适应成长法得到三维箱型结构加强筋的优化分布后,进一步提出了一种后处理式加强筋分布几何-尺寸协同优化设计方法,以消除改进自适应成长法所得结果中加强筋分布对基结构几何特性的依赖,并通过尺寸优化,进一步提高箱型结构的动力学性能。该方法以改进自适应成长法得到的加强筋分布为初始解,以活动节点线（三个及以上加强筋共有的节点线,或两个不平行加强筋共有的节点线,或加强筋和箱型结构外壳共有的、且不具有被约束节点的节点线）的位置及加强筋的厚度为设计变量,采用协同优化设计策略,在优化迭代过程中不断消除基结构对加强筋分布的影响,从而获得不依赖于基结构的最优加强筋分布。相关算例表明,后处理式的协同优化设计方法在保留初始加强筋分布的清晰性和可制造性的同时,能够充分发挥加强筋结构的性能,进一步提升三维箱型结构的自振频率。本研究可为诸如船舶、车辆、航空航天等现代装备的箱型加筋结构的设计提供指导,以提升结构的动力学性能,并为结构拓扑优化设计方法的研究提供启发。