本课题针对航天航空、汽车工业、机械零部件设计等轻量化设计的需求,以激光粉末床熔化（laser powder bed fusion,L-PBF）技术成形的金属多孔结构为研究对象。本课题运用有限元理论与实验,研究多孔结构的力学性能以及实现轻量化性能优越的变密度多孔结构的设计为目标。此外,由于多孔结构的几何复杂性和单元数目过多,需要大量耗时的仿真计算工作来评估其机械性能,特别是对于结构的轻量化设计应用过程。因此,我们希望在较短的设计周期内找到一种等效策略来评估结构的力学性能。论文主要内容如下:（1）本文基于均匀化理论提出各向同性和各向异性两种等效策略在更短的时间内来获取等效的数值模拟结果。以单单元的多孔结构设计为基础,提出了两种经典多孔结构,TPMS（Triply periodic minimal surface）结构和桁架结构的两种设计方法。TPMS结构通过程序进行结构的stl格式构建,并标定了TPMS结构的壁厚参数与体积分数的关系函数。桁架结构采用CAD模型设计方法,通过改变单向立方体域的单向尺寸,得到各向异性结构,通过改变杆径比来完成不同体积分数的桁架结构构建。（2）利用数值模拟方法得到TPMS结构的等效弹性模量和屈服强度,并且采用GA模型进行拟合获得对应的预测数学模型。对于各向异性的桁架结构的机械性能,给出剪切和压缩数值计算方法。随着体积分数的增加,TPMS结构和桁架结构的各向力学性能都在增强。（3）针对于各向同性的等效策略,本文采用了两个案例,一个是均质结构和另一个是三点弯曲实心梁。均质结构设计了常密度P和其对应的等效实体（EE）,最终发现仿真结果误差仅在1.3%。本文以三点弯曲实心梁为案例,实现基于强度准则的结构轻量化设计过程,设计的轻量化样件体积分数为15.52%。该轻量化结构与等效实体的仿真误差为4.41%,在等效应力云图上应力分布趋势接近。各向同性策略的数值模拟时间和网格数目大幅减少,轻量化结构的仿真结果和实验结果的误差在20%以内。（4）针对各向异性的等效策略,设计了夹芯结构作为案例,发现夹芯结构和等效实体的误差相对于各向同性的等效策略较大。等效策略的变化趋势与实验结果较为接近,可以作为趋势预测。成型的夹芯结构的制造误差在均在-1.87%,波动在-13.93%到2.78%,相较于P结构的成形质量好,并探究了设计参数对夹芯结构力学性能的影响。