对空间结构节点进行拓扑优化,可在保证节点力学性能的同时极大降低其自重,然而,传统的拓扑优化方法并不适用于所有的节点设计中,部分空间结构节点在应用传统拓扑优化方法后材料大量集中在某一部分,而起到传递荷载及连接汇交杆件作用的部分材料过少,其拓扑结果难以得到实际应用。采用传统子结构拓扑优化方法对空间结构节点进行优化设计时,虽然在一定程度上解决了经传统拓扑优化后材料分布不均衡的问题,但其拓扑过程过于繁琐,基于经验的传统子结构找型设计往往需要大量拓扑试验,且最终所确定的子结构形状也未必最佳。基于此,本文提出一种仿生子结构拓扑优化方法,该方法根据结构仿生学来指导拓扑优化子结构的选型设计,使子结构形状、尺寸的设定及数量的选取得到参考依据和理论支持,从而提升空间结构节点的拓扑优化质量和效率。首先以Y型节点为例阐述了仿生子结构拓扑优化的基本思路和数学模型并验证了该方法的有效性。然后以工程中常见的十字交叉节点及板式节点为例进行仿生子结构拓扑优化分析,在优化过程中,先使用三维建模软件Solid Works建立节点的原始模型,再分别以蜂巢及甲虫前翅为仿生对象进行拓扑优化的仿生子结构设计,并应用有限元软件Hyper Works中的Opti Struct求解器进行给定荷载条件下的节点拓扑优化求解,接下来通过OSSmooth模块将拓扑节点进行FEA reanalysis处理,提取优化结果的关键拓扑特征进行分析,最后将仿生子结构拓扑优化节点与原始节点、传统拓扑优化节点、传统子结构拓扑优化节点进行力学性能的对比分析,证明仿生子结构拓扑优化方法得到的节点位移最小、等效应力最低、重量最轻,可在提升节点力学性能的同时显著降低其自重,提高节点的设计优化水平,优化结果最为理想,利用仿生子结构拓扑优化方法寻找空间结构节点的最佳形态是有效可行的。由于通过拓扑优化获得的节点通常具有不规则、外形复杂的几何特征,使用传统生产工艺往往难以实现节点的加工制造,为进一步研究优化后节点的制造途径,引入3D打印技术进行节点模型的成型制造研究。在研究过程中,讨论了3D打印技术的制造流程及设备概况,并应用基于熔融沉积成型技术（FDM）的3D打印制造方式生产出了拓扑节点的缩尺模型。与传统生产工艺相比,3D打印技术中逐层累加的制造特性不受模型外观的任何限制,十分适合制造拥有复杂外形的拓扑节点。将3D打印技术应用于节点的生产制造,不仅可以显著提高生产速度、改善制造精度,还可以毫无困难地解决经拓扑优化形成的复杂形体采用传统工艺难以制造的关键问题。