本書基于均勻化方法對MSTO設計開展了討論分析和研究。首先,基于逆向均勻化方法設計了具有不同極限屬性的一系列梯度基礎點陣結構,進而提出了一種極限各向異性點陣結構的構建和參數化表征的方法,并在此基礎上實施了三維結構件的點陣結構填充拓撲優(yōu)化設計;然后進一步地,將點陣結構的材料屬性域擴展,引入實體和空隙材料,提出了一種基于有序多相材料插值模型的多尺度LSHS拓撲優(yōu)化設計方法,實現了LSHS設計中多參數定義的多相材料協同優(yōu)化;之后,將多變量點陣結構參數場優(yōu)化技術引入自由拓撲微結構的多尺度設計方法,并以多變量點陣結構參數場優(yōu)化結果作為宏觀結構響應特征,提出了一種綜合反映宏觀結構局部承載量級和主應力狀態(tài)的聚類優(yōu)化策略,并以此實現了自由拓撲微結構的綜合聚類MSTO設計;最后,針對點陣結構的陶瓷材料、纖維復材、和樹脂基材料增材制造,從可制造性角度和強度設計原則對已建立點陣結構拓撲優(yōu)化方法進行改進與創(chuàng)新,并對改進后的優(yōu)化結果進行增材試制及性能驗證。