本文基于隋允康教授提出的ICM(Independent Continuous and Mapping,即独立、连续、映射)结构拓扑优化方法,建立了骨骼重建的拓扑优化模型,并运用对偶方法进行模型转换,用序列二次规划方法进行了求解,研究了连续体结构拓扑优化方法在骨骼重建方面的应用。并利用PCL语言对MSC.Patran进行二次开发,通过数值算例,将理论研究与数值模拟相结合,为实际应用提供了重要的理论依据。本文主要研究内容为:(1)研究了在应力作用下骨骼重建的拓扑优化。以骨骼结构的质量最小为目标,以应力为约束,利用应力全局化方法将局部应力约束转化为结构总应变能约束,建立了骨骼重建的拓扑优化模型,并运用对偶规划理论对模型进行了求解。(2)采用ICM优化方法对不同骨骼结构的模型进行了数值模拟。对于相同的骨骼模型,分别对结构在不同应力、不同网格、不同载荷、不同材料参数及优化模型中取不同过滤函数的情况进行了研究。数值模拟的结果与实际骨骼结构类似,证明了该方法的可行性。(3)根据上述优化模型和解法,利用PCL语言对MSC.Patran软件进行了二次开发,对在应力约束下的二维、三维骨骼重建拓扑优化问题生成了优化模块,为骨骼重建拓扑优化理论从概念设计走向实际应用提供了一条新途径。