杆、梁、膜以及板壳等多单元组合结构被广泛地应用到工程实际当中。用有限元软件对组合结构进行分析已不成问题，但是对组合结构截面优化却相对落后。鉴于此，本文对杆、梁、膜以及板壳多单元组合结构的截面优化的理论进行了研究，并且基于MSC.Patran软件，利用其自带的PCL(PatranCommandLanguage)语言，将优化理论程序化，开发了相应的优化软件，主要研究内容包括： 1.组合结构截面优化模型的建立建立了以结构重量为目标、满足应力约束和尺寸约束的组合结构截面优化模型。对于应力约束，由于它是局部约束，为避免一阶近似带来的繁重计算量，将其按零阶近似处理，并依据满应力准则将应力约束转化为尺寸下限。 2.采用无量纲设计变量为了适合工程实际的设计变量连接，利用无量纲设计变量，其好处是可以跨单元、跨截面的用同一个设计变量控制不同类型的结构尺寸(如板单元的厚度、杆单元的截面面积等)。 3.近似射线步技术是根据结构的响应和约束关系计算得到一个射线步系数，然后所有设计变量同时乘以这个系数将设计点从可行域外或可行域内拉到可行域边界附近，能有效降低每次迭代的计算量，使迭代过程更加平稳。 4.软件开发 根据上述建立的模型和对约束的处理方法，在MSC.Patran&Nastran软件的基础上进行了二次开发，能够有效地对应力和尺寸约束下的组合结构进行截面优化。