摘要
在航空航天、新能源汽车、高端装备制造等领域，结构设计长期面临着承载
性能与重量控制的核心矛盾：传统经验设计往往为保证安全冗余过度增加构件厚
度，导致结构自重过大推高运行能耗与材料成本，而盲目减重又会引发应力集中、
刚度不足等可靠性问题。拓扑优化作为结构轻量化设计的核心方法，能够通过数
值算法在给定设计空间内优化材料分布，在满足力学约束的前提下实现材料利用
率最大化，为高强度轻质结构开发提供了系统化的技术路径。本文以典型悬臂承
载结构为研究对象，采用变密度拓扑优化方法完成材料分布优化，结合有限元仿
真对优化后结构的力学性能进行验证分析，探索拓扑优化在轻质结构设计中的应
用效果，为同类工程构件的轻量化改进提供参考。
机构地区
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发表时间
2026年07月31日（期刊网平台发表日期，不代表实际的发表时间）
