新材料新结构的研发需要先进的设计方法和先进的制造工艺的结合。作为先进的设计方法,拓扑优化方法有广阔的设计空间,为工程师提供有创造性的概念设计方案。先进的增材制造技术因其“生长”成型的制造原理,具有对复杂结构的强大制造能力。拓扑优化设计方法和增材制造技术的结合,既能发挥出两者优势,又能互相弥补两者存在的问题。实现两者的结合需要解决诸多问题,例如：如何将拓扑优化结果模型化,以实现增材制造；拓扑优化给出了最优构型,通过形状和尺寸优化可进一步提高结构性能。因此,如何实现基于拓扑优化结果的考虑可制造性的精细化设计成为重要问题；由于增材制造的逐步生长特点,制造过程中需要支撑结构,如何设计支撑结构以实现残余应力与残余变形的最小化是提高制造质量的关键。针对这些需求,本文研究了面向增材制造的拓扑优化结果精细化设计方法,具体研究内容和成果如下：(1)面向增材制造的拓扑优化结果模型化新方法。拓扑优化和增材制造的结合需要将拓扑优化结果转成CAD模型,借鉴图像学算法,提取拓扑优化结果骨骼并利用骨骼内切圆寻找薄弱特征,结合过滤手段,快速地将拓扑优化结果转换为可直接打印的模型(STL文件)。为实现模型进一步处理(如形状优化等),基于拓扑优化结果的几何特征,利用最少的控制点B样条曲线拟合拓扑优化结果,并将B样条转化成可编辑、边界光滑的CAD模型(IGES文件)。数值算例证明：满足增材制造的最小尺寸约束,得到边界光滑且保留主要特征的STL模型；较均匀拟合方法,自适应拟合的IGES模型的控制点数目减少显著。(2)面向增材制造的拓扑优化结果精细化设计。针对拟合拓扑优化结果得到的CAD模型细节特征不准确的问题,研究了拓扑优化结果精细化设计方法。建立以边界NURBS曲线控制点坐标为设计变量,以结构柔顺性最小为目标,考虑线性材料属性和非线性材料属性的优化模型,并采用多岛遗传算法求解优化问题。数值算例证明：精细化设计可以显著减少应力集中现象和提高结构整体的刚度,得到性能更优的CAD模型。(3)基于瞬态热力耦合拓扑优化的支撑结构设计。针对增材制造进程产生的热量造成较大热变形的问题,建立了热载荷位置随时间变化、以体积为约束、以被支撑区域位移平方和最小为目标的热力耦合优化模型。该模型的目标函数敏度由伴随向量法求解,并与差分敏度对比验证敏度求解正确性。设计结果表明：优化得到的支撑构型既可传导热量,又可约束被支撑域热变形。设计结果验证了方法有效性。