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本文利用拓扑优化的方法，寻求轻质材料的最优结构，从而降低设计成本，减少投资，缩短研制周期，扩大超轻质材料的应用。
本论文将变密度方法和优化准则法成功地应用到连续体及微结构的拓扑优化设计中。应用有限元方法实现了结构的力学特性、位移场和应力场的高效率、高精度的计算，为后续的拓扑优化设计提供了完整可靠的数据。应用变密度法建立结构拓扑优化数学模型减少了设计变量的数量；采用优化准则法进行求解，提高了计算效率。
通过引入初始应力载荷将变密度法和优化准则法应用到平面微结构的拓扑优化设计中，并取得较理想的优化结果。