本书是作者在清华大学航天航空学院所讲授的研究生课程“结构优化设计”讲义的基础上，对有关内容做进一步整理和补充编写而成的。全书分为两篇。第1篇为基础部分，前5章大致涵盖了结构优化的基本概念、一般性理论和较为常见的求解方法；第6~8章介绍了一些在大规模结构优化问题的求解中十分有效的模型处理技术和灵敏度分析方法。考虑到结构拓扑优化是近20年来结构优化领域最为活跃的方向，而振动和声学设计又是近年来该方向的研究热点之一。本书第2篇围绕此领域进行专题介绍。第9章对结构拓扑优化的基本思想和实现方法进行介绍，第10~13章分别针对振动和声学拓扑优化领域的四个专题进行介绍，即特征频率优化、动态柔度优化、声振耦合系统优化及声学微结构优化，其内容除了包括基本理论和方法，也汇集了作者及其合作者在近年的一些相关研究成果。本书可作为高等院校力学、航空航天、机械、土木建筑、水利、车辆工程等专业的本科生和研究生的教材，也可作为上述专业的教师和工程技术人员的参考用书。