零部件的功能结构设计制造一体化是目前学界和工程界共同关注的热点,特别是增材制造技术的快速进步,使复杂结构的批量快速制造具备实现的可能,极大地促进了形性一体化设计制造技术的发展。多孔结构具有比强度高、轻量节材、吸能减振、消音隔热等诸多优点,广泛应用于航空航天、汽车工业、生物医疗、鞋服等领域。在众多多孔结构中,基于维诺图（Voronoi Diagram）的多孔结构因其具备天然形貌特征、几何连续且可控性强、不易应力集中等优点,得到了国内外学者的广泛关注。目前对多孔结构的研究主要集中于对不同结构的性能分析方面,而对其逆问题,即边界条件约束下性能驱动的多孔结构设计问题,研究还不够系统深入,目前正成为研究的热点。为此,本文提出了应力场驱动的Voronoi多孔结构设计方法,采用3D打印工艺实现复杂多孔结构成型,并将本文方法应用于足底压力驱动的鞋中底多孔结构设计中。主要的研究内容如下:（1）应力场驱动的2.5D各向异性Voronoi多孔结构建模。对实体模型进行有限元分析计算出应力场,以二维Voronoi图为设计基础,提出随机加权采样策略实现应力向站点分布的映射,结合黎曼度量场实现各向异性Voronoi图的构造,设置蒙皮结构将开孔区域限定在模型内部。使用光滑的封闭B样条曲线构建多孔孔腔,孔腔的尺寸依据应力与相对密度的映射模型所确定。（2）基于三维Voronoi骨架的隐式曲面支杆结构建模。以三维Voronoi图为基础,在模型限定域内生成Voronoi图,将Voronoi边作为骨架线,采用Voronoi裁剪算法实现模型边界适配。将骨架线作为支杆结构的设计基础,通过隐式函数的叠加构建光滑连续的三维Voronoi支杆结构。相较于孔腔类多孔结构,一方面,三维Voronoi支杆结构在形状尺寸上更易实现精确控制,从而更易调控其局部性能,另一方面,三维Voronoi支杆结构所有几何特征都是凸的,相关数字几何处理计算稳定,且在机械上不易应力集中。在此基础上,添加了交互编辑功能,通过用户输入实现对支杆结构的调控,提高设计自由度。（3）足底压力驱动的3D Voronoi支杆鞋中底结构设计。以三维扫描仪和足底压力测量设备获取的足部特征和压力信息作为鞋中底结构设计的驱动数据,通过Voronoi站点加权随机采样策略实现Voronoi图的构建。另外,对鞋底模型包围盒空间域中生成的Voronoi图进行裁剪操作以适配鞋中底模型的边界,并将裁剪后的Voronoi图作为骨架,根据隐式曲面造型技术实现三维Voronoi支杆的构建,通过隐式函数融合生成了光滑连续的三维Voronoi支杆鞋中底结构。为了检验所提出的设计方法,对生成的Voronoi多孔结构模型进行了有限元模拟和相关的力学性能实验,并将该方法应用于鞋中底的结构设计中。结果表明,本文方法能够快速响应力学约束条件的变化,通过构建应力分布向胞元密度分布的映射关系,使力学约束条件下模型整体的应力分布更加均匀,具有良好的力学性能,符合期望的设计目标。