优化设计是近代先进的设计技术，由于结构优化设计给工程界带来更多经济效益，以及近年来优化设计理论研究的进一步完善和计算机技术的高速发展，无论国内还是国外，对结构优化技术普及应用的需求都有增长的趋势。 围绕结构优化的具体应用，首先介绍了目前优化设计的主要理论基础，包括有限元理论、拓扑优化原理(主要是连续体结构的拓扑优化方法的模型描述和求解数值方法的介绍)和形状优化的基础理论，以及这些理论在工程上，尤其在汽车行业中的应用情况。 然后以一汽车动力总成悬置支架为例展开优化设计的应用研究。先从理论上解释目前支架在试验中出现破坏的原因，计算结果显示其最大应力远远超过材料屈服极限，并且应力集中现象明显，有必要寻求全新的有效的设计方案，因此决定利用优化设计方法来实现目标。拓扑优化是结构优化中的难点问题，在对悬置支架进行优化设计之前，先以一简单算例对拓扑优化流程以及具体应用过程中的一些问题进行剖析。然后针对支架的具体情况，通过拓扑优化和形状优化，得到一个全新设计方案；最后对优化前后的支架进行分析比较从而验证优化设计的有效性，，比较结果表明表明优化技术在减轻支架重量的同时，使其强度、固有频率等方面性能都得到很好的改善。