結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計（StructuralOptimization）是一門包含計算數(shù)學(xué)、計算結(jié)構(gòu)力學(xué)以及工程學(xué)等諸多學(xué)科知識交叉與融合的綜合性學(xué)科。自20世紀(jì)50年代以來，隨著科學(xué)計算技術(shù)，特別是有限元計算技術(shù)和電子計算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論和優(yōu)化算法得到了巨大的進(jìn)步和發(fā)展，并且越來越受到工程設(shè)計人員的重視。在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計工程中，優(yōu)化設(shè)計技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。本書是關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論及其應(yīng)用的學(xué)術(shù)著作，其中包括了大量的理論分析、推導(dǎo)過程和數(shù)值計算工作。
　　作者長期從事結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計教學(xué)和相關(guān)課題的研究工作，對工程結(jié)構(gòu)靜、動力學(xué)形狀優(yōu)化設(shè)計、形狀與尺寸組合優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)支承布局（位置和剛度）優(yōu)化設(shè)計以及附加非結(jié)構(gòu)集中質(zhì)量位置動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。對這些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計所涉及的對變量的一階導(dǎo)數(shù)（即靈敏度）計算分析和方法、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行了廣泛而詳細(xì)的研究�；�于離散有限元基本知識，推導(dǎo)了靈敏度計算的理論公式，克服了以往認(rèn)為設(shè)計變量一階導(dǎo)數(shù)計算復(fù)雜的問題，從而極大地改善了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的效率，完善了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論體系。本書便是這一時期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研成果積累和總結(jié)。
　　本書共分三部分；第一部分（第1章和第2章）簡單闡述結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)知識，詳細(xì)分析幾種典型有限單元的基本特性（如單元剛度、質(zhì)量矩陣）在空間總體坐標(biāo)系中的表達(dá)公式等。同時也獲得了單元剛度、質(zhì)量矩陣對截面積和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的一階導(dǎo)數(shù)計算公式，為隨后進(jìn)行的設(shè)計變量靈敏度分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計做必要的準(zhǔn)備。由于有限元方法計算精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、計算格式規(guī)范統(tǒng)一，因此本書中的大部分優(yōu)化設(shè)計工作都是建立在有限元理論基礎(chǔ)之上。
　　第二部分（第3章-第6章）詳細(xì)介紹結(jié)構(gòu)靜力學(xué)形狀優(yōu)化設(shè)計、形狀與尺寸組合優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)支承位置優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)理論知識，詳細(xì)推導(dǎo)了離散桁架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位移，相對結(jié)構(gòu)形狀控制節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)（位置）或桿件截面積的一階導(dǎo)數(shù)（靈敏度）計算公式。梁、薄板結(jié)構(gòu)的變形相對支承位置的一階導(dǎo)數(shù)，以及框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（彎矩）相對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)或支承位置一階導(dǎo)數(shù)的計算方法和策略。同時重點(diǎn)介紹作者提出的廣義“漸進(jìn)節(jié)點(diǎn)移動”優(yōu)化算法，其本質(zhì)是每次循環(huán)只修改少數(shù)對目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)都有較高設(shè)計效率的變量。在部分章節(jié)的附錄里，我們還將從理論上證明所推導(dǎo)的計算公式和結(jié)果的正確性。
　　第三部分（第7章-第12章）詳細(xì)介紹結(jié)構(gòu)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識，分析7動力學(xué)約束的可行域和重頻靈敏度的特性，主要考慮了結(jié)構(gòu)的固有頻率特性，優(yōu)化設(shè)計了離散桁架結(jié)構(gòu)的截面尺寸、形狀及其組合，梁、薄板結(jié)構(gòu)支承的位置和剛度，以及附加非結(jié)構(gòu)集中質(zhì)量位置等。利用廣義“漸進(jìn)節(jié)點(diǎn)移動”優(yōu)化算法，在靈敏度分析與計算的基礎(chǔ)上，成功對以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。