结构是工业装备、工程设施发挥使役功能的载体。设计位于结构创成链条的最前端，决定着结构性能的原始基因；优化则是结构设计的核心宗旨和永恒目标。结构优化分为三个层次，从简单到复杂依次是尺寸优化、形状优化和拓扑优化。拓扑优化旨在通过求解相应的数学规划问题以确定设计域内材料(或孔洞)的最优布局，具有比尺寸优化和形状优化更大的设计自由度。近年来，拓扑优化不仅在装备的早期概念阶段和初步设计阶段发挥了重要作用，其实际应用范围也被推广至热、声学、流体、材料设计和其他多物理学科。
随着增材制造技术的发展，拓扑优化专用软件已成为航空航天、汽车等工程装备创新设计的必备工具。几乎所有主流CAE/CAD软件均集成了结构优化及拓扑优化模块，并在相关功能的开发投入了重要资源和力量。而需要指出的是，目前工业界和学术界中较为通用的结构拓扑优化软件或模块均为国外公司开发，且由于受限于软件底层采用的拓扑优化算法，存在缺乏显式几何信息、需要大量人工后处理等痛点问题。
2022年7月，在开放原子开源基金会指导下，成立了开源工业软件工作委员会(OpenAtom openCAX)(以下简称“工委会”),致力于构建一个国际化的开源工业软件工具链，推动我国开源生态有序发展，加速工业软件关键核心技术的积累和产业商用的迭代，为工业软件开源使用者、开发者、研
究者提供国际化交流平台。工委会组建了10个SIG兴趣组，凝聚了国内工业软件开源力量，围绕工业软件关键内核技术开展研究，探索开源项目孵化培育。其中SIG3组聚焦结构优化领域，组织相关专家力量将研究成果汇编成本白皮书。
本白皮书的主要目的是阐述开源的背景和必要性，给出开源结构优化软件的发展思路和技术路线，探索开源盈利模式。并通过介绍开源集成平台，给出拓扑优化软件协同研发的具体实例。引导和激发工业软件研发企业、服务厂商、用户企业等主体投身开源，构建开放、共享、协作的研发与应用生态，打造中国特色CAE软件产品化路径。
本白皮书分为五个部分。第一部分介绍结构优化引擎；
第二部分介绍结构优化引擎技术路径；第三部分介绍结构优
化开源框架；第四部分介绍结构优化核心技术及优势；第五部分介绍结构优化软件应用方案。
本白皮书适用于自主工业软件研发、咨询与应用的组织机构，包括但不限于政府部门、制造业企业、工业软件企业、工业互联网平台企业、高校、以及社会化工业技术与IT技术人才，期待和大家一起探讨、分享开源模式在自主工业软件发展中关键作用与价值，并和各位一同推动我国工业软件开源生态的发展和壮大。
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