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本文结合B 样条有限胞元法和水平集隐式函数提出了一种高效灵活的能在固定网格下精确考虑应力约束的结构形状/拓扑优化设计方法。有限胞元法将待分析的复杂结构嵌入到规则的扩展区域中，进而采用固定网格和自适应积分策略对其力学性能进行高精度的分析。高阶光滑的B 样条插值函数不仅能带来高阶收敛的分析特性，还能保证所得到的应力等与待求场函数导数相关的物理场在胞元之间是光滑连续的。用于描述结构边界的水平集函数使用R函数、隐式三次样条函数和紧支径向基函数构造，其中隐式三次样条函数的插值节点坐标被用作形状优化设计变量，紧支径向基函数的系数被用作拓扑优化设计变量。采用解析算例和经典优化算例对本文方法进行验证，展现出了该方法高精度、高通用性的优势。