1.3　本书的篇章结构

本书重点介绍了拓扑优化设计、多学科设计优化和可靠性设计优化3类优化驱动的设计方法。第1章绪论，介绍了3类方法的研究背景与研究现状，后续各章分别围绕3类方法的理论与应用开展叙述。

拓扑优化在结构几何和拓扑信息完全未知的情况下，发掘理想的概念设计方案，加上结构边界描述及优化算法的复杂性，导致拓扑优化成为结构优化领域内最行之有效，且最具挑战性的研究方向。拓扑优化的相关研究主要可从优化方法和应用对象两个方面展开，按照应用对象的构型尺度，拓扑优化设计可大体分为3类，即结构拓扑优化设计、材料拓扑优化设计，以及结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计。第2章将重点介绍一种高效的基于参数化水平集的拓扑优化方法。第3~5章，将分别介绍结构拓扑优化设计、材料拓扑优化设计，以及结构与材料一体化的多尺度拓扑优化设计。

计算复杂性和组织复杂性是工程产品MDO中两大主要难点，针对这两方面困难，近似模型和求解策略提供了很好的解决思路。近似模型通过替代高精度仿真模型，用于优化迭代过程中，可以极大地降低工程产品MDO中庞大的计算量；求解策略通过合理地组织、协调工程产品各个学科间相互耦合的机制，可以有效地降低工程产品MDO中组织的复杂性。近似模型和求解策略两方面研究内容已经成为多学科设计优化领域的两大研究热点和重点，得到了越来越多的关注。第6章将重点介绍MDO中各种近似模型构建方法，第7章将重点介绍MDO求解策略。

RBDO从产品性能失效的可能性角度出发，重点关注产品性能函数分布中末端事件的分布情况，其目的是保证产品的高性能或低失效率。RBDO的相关研究主要围绕可靠性分析和优化展开，第8章将介绍基于概率解析的RBDO方法，第9章将介绍基于近似模型的RBDO方法。