利用结构拓扑优化可以设计出较合理的结构，使其在载荷作用下，传力路径最短，而且可以减轻结构重量，改善结构受力状况，因此研究结构拓扑优化具有重要意义。 结构拓扑优化可分为骨架类结构拓扑优化和连续体结构拓扑优化。与骨架类结构拓扑优化相比，连续体结构拓扑优化由于其数学模型难以描述，故难度较大，被公认为当前结构拓扑优化领域最具挑战性的课题。对于该课题，本文做了如下工作：(1)研究并应用了ICM(Independent，Continous，Mapping)方法。该方法是隋允康教授在解决骨架类结构和连续体结构截面优化、形状优化和拓扑优化问题时提出来的，本文所有工作都是基于ICM方法展开的。为了使ICM法刚度过滤函数的幂指数的确定更有依据，利用均匀化方法计算了多孔材料的宏观弹性模量。依据计算出的弹性模量离散值，按规范化最小二乘法拟合了刚度过滤函数的幂指数，从而给出了该值的具体计算方法，其值与已发表的拓扑优化经验值相吻合。在建立结构优化模型的过程中，均采用了ICM方法将目标与约束函数显式化。 (2)研究了应力约束集成化处理的连续体结构拓扑优化。利用Mises强度理论和三向应力状态下的应变能理论，将应力约束转化为应变能约束。为解决应力约束下结构拓扑优化中约束个数多、敏度计算量大、计算效率低的问题，引入K-S函数将大量单元应变能约束转化为集成化单约束。建立了以结构重量为目标、以集成化应变能为约束的优化模型，并用Lagrange乘子法进行求解。与均匀化方法、变密度法、ESO(EvolutionaryStructuralOptimization)方法相比，由上述方法得到的结构拓扑更为合理，优化效率也较高。达到最优拓扑时，各工况下的结构最大应力接近或达到许用应力，结构应力饱满，且分布均匀，各部分材料都充分发挥了作用。 (3)研究了位移约束集成化处理的连续体结构拓扑优化问题。为解决多工况下多位移约束的连续体结构拓扑优化问题，引入了K-S函数将多工况下多位移约束转化为集成化单约束。在建立优化模型时，基于莫尔定理，用ICM方法导出约束点位移与设计变量之间的近似显函数关系，然后采用Lagrange乘子法进行求解。这样直接减小了问题的求解规模，提高了优化效率。 (4)研究了应力和位移联合约束进行集成化处理的连续体结构拓扑优化问题。当同时考虑应力和位移约束时，连续体结构拓扑优化问题很难用现有的均匀化方法或变密度法求解。主要困难在于：难以建立应力和位移约束与拓扑设计变量之间的显函数关系。即使建立了这种关系，也由于优化问题规模过大，用常规的序列线性规划或序列二次规划求解时，计算量大，计算效率低。本文基于ICM方法，推导了应力、位移约束与拓扑变量之间的显式关系，建立了以重量为目标、以应力和位移的集成化函数为约束的优化模型，并用对偶规划求解了该模型。因为减小了问题的求解规模和敏度计算量，所以本方法优化效率较高。 (5)依据ICM方法和上述优化理论，研制了约束集成化处理的连续体结构拓扑优化软件，设计了程序的用户界面、后处理模块和帮助文档，其中后处理模块包括优化结果的文本输出、图形输出，帮助文档包括程序的安装和使用方法、程序应用示例等内容，以便于用户使用和软件推广。