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超大型空间结构采用连续体拓扑优化成框架结构形式时,容易产生网格依赖性、局部极值等数值不稳定现象,结果可靠性较低。为获得轻质高强且布局合理的空间站超大型桁架结构形式,提出了基于有限元软件ANSYS的分级优化方法。首先通过拓扑优化获得最优构型,后对该最优构型进行尺寸优化;其次对其杆件进行拓扑优化,之后进行尺寸优化。分级优化间结合实际情况,进行等代处理,最终可得到桁架结构的具体形式。结果表明:分级优化方法在处理超大型桁架结构优化问题时可较好地规避数值不稳定现象,所得到的空间站超大型桁架结构形式满足要求。