几何造型技术是计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的核心内容，而曲面变形则是几何造型技术的重要组成部分。目前，自由曲面已广泛应用于飞机、汽车等工业领域的产品数字化设计中，然而为了满足其具体的设计要求，经常需要对相关曲面进行反复编辑和不断修改。因此，实用的曲面变形技术对缩短产品设计周期具有重要意义，也是数字化产品快速开发和创新设计的关键技术之一。本文针对复杂曲面的光滑协调变形问题进行了相关算法研究，其主要的研究工作和研究成果如下：提出了基于刚架变形原理的单张B样条曲面载荷驱动变形算法。单张曲面有时可以较好的表达某些简单外形的产品形状，本文首先研究基于刚架模型的单张曲面外载荷驱动下的变形算法，包括刚架模型的建立、载荷变化对产品外形的影响、曲面形状改变的可预测性等问题，同时也为后续复杂曲面的光滑协调变形算法研究做理论准备。提出了基于刚架变形原理的单张B样条曲面约束变形算法。将曲面变形设计的要求抽象为几何上的约束(点约束、点与法矢约束、等参线约束等)，并设计相应的优化目标函数，反算出哪些节点上应该施加载荷及载荷大小及方向，使变形后的曲面形状最优且满足给定的几何约束。提出了基于刚架变形原理的复杂多曲面光滑协调变形算法。在单张曲面变形设计的基础上，针对复杂多张曲面拼接构成的产品进行变形研究，通过曲面片之间的控制顶点网格拓扑关系的合并与断裂，建立相应的多张曲面的刚架模型，利用有限元方法，实现复杂曲面在外载荷驱动下和几何约束条件下的变形协调设计，使变形后的曲面不仅达到“精变”效果，而且还能使曲面片之间保持变形前的光滑拼接状态。实例结果表明，本文算法取得了良好的效果，可以应用于曲面几何造型设计中。