快速原型(RP)技术的出现为非均质材料（Heterogeneous Material，简称HM），特别是功能性梯度材料（Functionally Graded Materials,简称FGMs）零件的制造提供了一条全新的途径。 随着功能性梯度材料的不断发展，原有的功能性梯度材料的设计方法已经不能够满足要求，为了在微结构中得到更加连续材料属性变化，拓扑优化方法被引入到FGMs 设计中来。拓扑优化是解决结构中单元“有”或“无”的最优分布，拓扑变量非0 即1，但是拓扑变量的这种0-1 特性使模型的建立和求解非常困难。根据独立、连接的思想，对单元重量、单元许用应力和单元刚度分别引入不同的过滤函数，把0-1 型离散拓扑变量转化为[0，1]区间上的连续变量，建立拓扑变量连续的优化模型，根据所有拓扑变量的分布，通过不断调整折减系数来搜索最佳阀值，最终根据结构是否违背约束或者是否奇异决定是否结束优化。 所做的主要工作如下： (1) 为了在微结构中得到连续变化的材料属性，将用于结构优化的拓扑优化方法首次引入到FGMs 的优化设计中。 (2) 提出了基于拓扑优化思想的材料组分优化方法。该方法继承了均匀化方法和相对密度方法等特点，根据材料单元的相对密度变化导致单元的各材料组分变化，以求得功能梯度材料零件的材料的属性。 (3) 在UG NX3 软件环境下，运用VC++6.0 软件开发平台，通过二次开发，完成了材料信息和几何拓扑信息的融合软件模块，实现了功能梯度材料实体的组分拓扑优化。 研究工作对提高非均质实体/零件的优化设计和直接制造水平、特别是对提高FGM制件的质量和性能，实现FGM零件的设计和制造一体化具有重要的理论意义和工程应用价值。