1.3　本書的篇章結構

本書重點介紹了拓撲優化設計、多學科設計優化和可靠性設計優化3類優化驅動的設計方法。第1章緒論，介紹了3類方法的研究背景與研究現狀，后續各章分別圍繞3類方法的理論與應用開展敘述。

拓撲優化在結構幾何和拓撲信息完全未知的情況下，發掘理想的概念設計方案，加上結構邊界描述及優化算法的復雜性，導致拓撲優化成為結構優化領域內最行之有效，且最具挑戰性的研究方向。拓撲優化的相關研究主要可從優化方法和應用對象兩個方面展開，按照應用對象的構型尺度，拓撲優化設計可大體分為3類，即結構拓撲優化設計、材料拓撲優化設計，以及結構與材料一體化的多尺度拓撲優化設計。第2章將重點介紹一種高效的基于參數化水平集的拓撲優化方法。第3~5章，將分別介紹結構拓撲優化設計、材料拓撲優化設計，以及結構與材料一體化的多尺度拓撲優化設計。

計算復雜性和組織復雜性是工程產品MDO中兩大主要難點，針對這兩方面困難，近似模型和求解策略提供了很好的解決思路。近似模型通過替代高精度仿真模型，用于優化迭代過程中，可以極大地降低工程產品MDO中龐大的計算量；求解策略通過合理地組織、協調工程產品各個學科間相互耦合的機制，可以有效地降低工程產品MDO中組織的復雜性。近似模型和求解策略兩方面研究內容已經成為多學科設計優化領域的兩大研究熱點和重點，得到了越來越多的關注。第6章將重點介紹MDO中各種近似模型構建方法，第7章將重點介紹MDO求解策略。

RBDO從產品性能失效的可能性角度出發，重點關注產品性能函數分布中末端事件的分布情況，其目的是保證產品的高性能或低失效率。RBDO的相關研究主要圍繞可靠性分析和優化展開，第8章將介紹基于概率解析的RBDO方法，第9章將介紹基于近似模型的RBDO方法。