本書基于均勻化方法對MSTO設(shè)計開展了討論分析和研究。首先，基于逆向均勻化方法設(shè)計了具有不同極限屬性的一系列梯度基礎(chǔ)點陣結(jié)構(gòu)，進而提出了一種極限各向異性點陣結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和參數(shù)化表征的方法，并在此基礎(chǔ)上實施了三維結(jié)構(gòu)件的點陣結(jié)構(gòu)填充拓撲優(yōu)化設(shè)計；然后進一步地，將點陣結(jié)構(gòu)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(shè)計方法，實現(xiàn)了LSHS設(shè)計中多參數(shù)定義的多相材料協(xié)同優(yōu)化；之后，將多變量點陣結(jié)構(gòu)參數(shù)場優(yōu)化技術(shù)引入自由拓撲微結(jié)構(gòu)的多尺度設(shè)計方法，并以多變量點陣結(jié)構(gòu)參數(shù)場優(yōu)化結(jié)果作為宏觀結(jié)構(gòu)響應(yīng)特征，提出了一種綜合反映宏觀結(jié)構(gòu)局部承載量級和主應(yīng)力狀態(tài)的聚類優(yōu)化策略，并以此實現(xiàn)了自由拓撲微結(jié)構(gòu)的綜合聚類MSTO設(shè)計；最后，針對點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷材料、纖維復(fù)材、和樹脂基材料增材制造，從可制造性角度和強度設(shè)計原則對已建立點陣結(jié)構(gòu)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(jié)果進行增材試制及性能驗證。