如何确定物体脆弱的部分也是结构优化问题的难点之一。物体在现实生活中受外力情况复杂，而有限元分析方法需要首先指定外力大小和方向。Zhou等提出了一种基于线性有限元的模态分析（ｍodalanalysis）方法，用于识别检测模型中应力最大的位置。其方法基于模态分析方法，对物体形状、质量分布、使用材料进行分析，在较短时间内找到模型最脆弱的位置。但是此算法基于以下难以被证明的假设：只需要检测物体部分模态即可求解应为最大的部分。此外，为了简化优化过程计算难度，使用线性有限元模型进行仿真，限制了此方法的应用范围。Xie等在有限元算法仿真过程中使用区域分解法（doｍain decoｍposition ｍethod）加速有限元仿真过程。在用户编辑网格模型时，此算法能够对物体节点位移、应力等物理量进行快速仿真，使用户能够实时获知网格编揖操作是否降低了应力、提高了结构强度。

根据模型物理仿真结果，研究者提出多种方法增强物体结构强度。Stava等采用物体内部挖空方法降低物体自重，降低支撑结构应力大小。在应力较大部分采用增厚、增加额外支撑结构等方法，降低模型脆弱处应力。Stava等提出的方法简单有效，但是增加额外支撑结构会湿著改变物体外观。研究人员也在尝试将其它领域结构研究成果应用到3D打印制作过程中。在建筑学中，刚架结构因耗材少、质量轻便、搭建简单、结构坚固被广泛应用于体育场馆、食堂等建筑中。Ｗang等使用刚架结构对3D打印物体内部结构进行优化。使用＂蒙皮－刚架＂（Skin－Fraｍe）轻质结构降化打印材料的消耗，同时保持外表面不变而不影响物体外观。与刚架结构类似，蜂窝状结构重量轻、强度高、刚性大、稳定性好，在工程应用领域有着广泛应用。Lu等受到蜂窝状结构启发，提出了将模型内部进行蜂窝化的算法，能够降低打印材料消耗，保持足够结构强度。