近年来,随着增材制造技术的快速迭代发展,许多复杂结构的直接成形成为可能。其中,点阵结构因具有优异的机械性能、减震吸能的功能特性、结构参数可控的特点被广泛用于航天航空、生物医疗、交通运输等领域。而基于三周期极小曲面（Triply Periodic Minimal Surfaces,TPMS）的隐函数方程构建的点阵结构不仅具有上述优点,还弥补了传统类金属晶格点阵结构在节点容易产生应力集中、性能难以调控的缺点。同时,TPMS点阵结构还兼有自支撑特性,在增材制造成形过程中无需额外添加支撑,提高生产效率。然而,目前TPMS点阵结构在建模方面存在步骤繁琐、建模速度慢、模型质量差等问题。同时受限于建模方法,在TPMS点阵结构的高效设计方面,还有很大的研究前景,使其满足更多样的需求和更复杂的应用场景。基于此,本文对基于距离场的TPMS点阵结构建模方法进行优化,并针对该方法存在的轮廓失真问题,提出了一种基于移动单元法的TPMS点阵结构建模方法。在此基础之上,探究了梯度TPMS点阵结构的设计方法,并提出了梯度TPMS点阵结构应力自适应填充方法。本文的主要研究内容概括如下:（1）探究了基于距离场的TPMS点阵结构建模方法,针对该方法建模具有复杂轮廓的TPMS点阵结构耗时长的问题,提出了一种基于体素距离场的复杂TPMS点阵结构建模方法对其进行优化。实验证明优化后的方法在建模复杂轮廓TPMS点阵结构时,建模时间大幅缩短。（2）针对基于距离场的TPMS点阵结构建模方法存在的轮廓失真问题,提出了一种基于移动单元法的TPMS点阵结构建模方法,实例表明该方法构建的模型具有良好的表面质量,并分析对比上述两种建模方法的建模速度和鲁棒性。（3）利用TPMS点阵结构可通过函数参数控制结构拓扑的特点,设计了相对密度梯度、单元尺寸梯度及基于正弦函数的结构梯度的TPMS点阵结构。其中,相对密度梯度包括单轴线性梯度、局部相对密度梯度以及TPMS点阵结构夹芯结构。（4）提出了梯度TPMS点阵结构应力自适应填充方法,并通过实例验证该方法的有效性。通过光固化技术制造不同相对密度的Network Gyroid点阵结构（Network Gyroid Lattice,NGL）,并进行力学实验和数据分析,拟合得到许用应力与TPMS函数参数的关系式。基于应力云图和移动单元法在四棱柱中实现梯度TPMS点阵结构的应力自适应填充（应力自适应NGL）。最后,通过压缩实验探究在相同相对密度下应力自适应NGL、单轴相对密度梯度NGL、NGL的力学性能,实验表明应力自适应NGL具有更高的刚度,在弹性变形阶段能够承受更大的载荷。