拓扑优化是指在某个确定的设计区域内，在明确的边界条件和特定的载荷条件的共同作用下，寻找到组成该设计区域的材料的最佳分布状态，且组成结构的指定性能达到理想状态。增材制造技术是一种通过材料逐层堆积的方式进行实体零件制造的技术，能够为零件设计提供巨大的设计自由度。但是，这并不意味着完全的设计自由，当在结构中出现了内孔或者不可制造的悬伸部分时，则需要额外增加支撑结构，从而引发更多的问题，如支撑结构的去除，以及原材料的过度消耗等。因此，使用拓扑优化方法解决增材制造过程中的问题成了一种趋势，其生产制件既能体现拓扑优化先进的设计理念，又能体现增材制造提供巨大设计自由度的特点。本文面向增材制造的技术特点和工艺需求，围绕如何提高拓扑优化设计结构边界的清晰度，降低中间密度单元数目，解决棋盘格现象，以及支撑结构去除等方面展开研究，主要工作如下：　　首先，研究了基于变密度法的拓扑优化设计方法，并提出了灵敏度过滤新策略。采用了同时考虑密度梯度信息和放大加权灵敏度值的方法，在原有的灵敏度过滤公式中修正权函数和密度信息，求得在一定边界条件下的具有清晰结构边界同时不存在棋盘格现象的结构，利于增材制造的实现，并通过算例验证了该方法的有效性。　　其次，研究了多相材料拓扑优化设计方法，并采用了灵敏度过滤新策略。采用了多相材料插值的方法进行数学建模，并对灵敏度分析过程进行了详细的推导，采用优化方法进行模型的求解，采用灵敏度过滤新策略进行灵敏度过滤，得到的结果是生成清晰的结构边界，且多种材料之间没有相互干涉的现象，有利于多相材料结构的增材制造，通过算例进行了验证。　　然后，研究了基于双重过滤方法的增材制造支撑结构自消除问题。基于增材制造技术分层制造的特点构建了拓扑优化数学模型，并将提出的过滤方法应用到该模型的求解过程中，形成对灵敏度进行过滤的双重过滤方法，可得到无支撑结构的拓扑优化设计结果，减少了增材制造成本，节约了制造时间，同时保证了结构的工程性能要求，最后通过算例进行了验证。　　接着，采用增材制造技术的光固化成型技术（SLA），对简支梁的拓扑优化设计结果进行制造，并进行了压力测试，验证了双重过滤方法的有效性。　　最后，对全文研究进行了总结，并对将来需要继续开展的研究方向进行了展望。