拓扑优化越来越广泛的应用于结构设计之中。本文介绍水平集方法这一较为新颖的结构体拓扑优化方法。水平集方法相对于传统优化方法具有处理拓扑变换自然,无网格依赖性等优点。本文就水平集方法基本理论,拓扑优化中的水平集优化算法及其改进等方面展开讨论。本文在水平集方法基本理论的基础上,建立了基于柔度最小的结构体拓扑优化问题的水平集数学模型,并探讨了这一模型中水平集方程的求解问题,给出了通过灵敏度分析确定水平集速度场的计算方法,总结了经典水平集方法的计算流程。经典的水平集方法在拓扑优化过程中有不能产生新孔、对初始设计有一定要求等局限性,为了解决这一问题,本文把拓扑导数理论和水平集方法相结合,继而给出了改进的水平集优化算法。最后本文给出了算例比较,对比了经典水平集算法和改进水平集算法的优化效果,算例用Matlab程序编写,结果证明改进的水平集方法是成功有效的。