第3章　結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，能夠在概念設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)性能實(shí)現(xiàn)重要改善，其基本思想是基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)優(yōu)化算法，于指定的設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)尋求滿足各種約束條件（如應(yīng)力、位移、材料用量等），使目標(biāo)函數(shù)（剛度、強(qiáng)度、特征頻率等）達(dá)到最優(yōu)的材料分布形式，即最佳結(jié)構(gòu)拓?fù)洹＝Y(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化可在結(jié)構(gòu)幾何和拓?fù)湫畔⑼耆粗那闆r下，發(fā)掘理想的概念設(shè)計(jì)方案，加之其邊界描述及優(yōu)化算法的復(fù)雜性，導(dǎo)致拓?fù)鋬?yōu)化成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域內(nèi)最行之有效，且最具挑戰(zhàn)性的研究課題。值得注意的是，在本書中，結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的研究對(duì)象泛指宏觀尺度的結(jié)構(gòu)。

雖然國(guó)際上對(duì)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的研究已有超過(guò)30年的歷史，但結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)因其描述及算法的復(fù)雜性，一些關(guān)鍵性的技術(shù)，如優(yōu)化模型到優(yōu)化算法都還處于探索和發(fā)展階段，所以結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化一直是國(guó)際結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的各類應(yīng)用問(wèn)題上，如多工況問(wèn)題、結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)問(wèn)題、基頻最大化問(wèn)題、應(yīng)力約束問(wèn)題以及多相材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題等也一直是理論界和工程界關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。