卫星结构系统的大型化、复杂化、苛刻的质量轻量化要求，使得开展其优化设计方面的研究与应用变得更加重要。由于复合材料和蜂窝夹层板结构的存在，增加了许多可设计的变量，如纤维方向角、铺层方式、铺层厚度、表层和夹芯厚度等等。利用复合材料和蜂窝夹芯结构的可设计性进行卫星结构的优化分析和设计，是目前卫星结构优化设计的主要特点之一。 拓扑优化比尺寸或形状优化具有更显著的节省材料和改进结构性能的技术优势，经过二十年的快速发展，拓扑优化的研究应用已扩展到许多领域。拓扑优化本质上具有同时优化材料和结构的能力，这为对结构重量、性能敏感的航空航天等工业领域结构性能和挖掘材料潜力的大幅提升提供了技术基础。 本文利用MSC．Nastran软件和Hyperorks软件，以卫星主体结构和主承力筒结构为研究对象，建立了基于三维四面体单元的卫星主体结构有限元模型，在三维四面体单元有限元模型的基础上对卫星主体结构进行模态分析和研究；然后利用Hyperworks的有限元分析功能，通过静力分析给出了主承力筒在不同工况下的应力和位移的分布情况。 利用OptiStruct软件对主承力筒结构用七种轻量化设计铺层方案进行结构拓扑优化。最后，通过分析比较七种不同的设计铺层方案，选取了一种最佳方案作为最终的卫星主承力筒结构轻量化铺层方案。 本文的研究成果对于卫星主体结构和主承力筒结构以后的设计分析和应用具有重要的参考价值。