本文提出了一种多组件系统的综合布局优化设计方法。通过在拓扑优化设计区域内引入固定形状组件的位置设计变量，实现了组件装填布局优化和结构拓扑优化的集成。设计过程主要包含以下三个技术环节：1）提出了有限包络圆方法，通过将组件和设计区域近似划分为若干包络圆，以圆心和圆心之间距离约束避免组件和组件、组件和设计区域边界之间的几何干涉问题，简化了干涉函数定义及其灵敏度分析；2）提出了密度点和嵌入式网格划分技术，将原先定义在结构单元上的伪密度设计变量等效定义到设计区域内的几何点上，避免了网格重新划分对材料布局的影响，进一步采用嵌入式网格划分技术，避免了整个结构的网格重新划分。3）基于SIMP模型提出了基于多项式格式的材料插值模型，具有函数光滑可导、质量和刚度插值合理的特点，适用于结构固有频率和设计相关载荷拓扑优化问题的求解。采用以上技术，本文测试了一系列数值算例，优化结果进一步证实了相关技术的可靠性。