航空发动机之于航空飞行器相当于人的‘心脏’,发动机性能优劣对其有着决定性影响,发动机的性能指标中,轻量化是一个重要的研发指标,轻量化可以提高发动机推重比,进而提高飞机的各项性能。发动机中涡轮盘是重要的组成部件,其结构性能对发动机的性能影响很大,所以对涡轮盘进行结构优化设计是十分有必要的,针对传统的形状优化的局限性,本文以某型号航空发动机涡轮盘为优化构型,建立了完整的拓扑优化流程,实现对涡轮盘的优化设计。本文目标为实现轮盘的空心结构设计,分别从刚度拓扑优化、应力拓扑优化和频率拓扑优化这三个方面对涡轮盘进行拓扑优化,建立了一套涡轮盘的针对增材制造的拓扑优化流程,本文的有限元分析及优化流程是在Matlab程序中编程实现的。本文的主要研究内容如下:（1）以轮盘的扇区结构为优化模型,以轮盘最大柔顺度为目标,进行了轮盘子午面的拓扑优化;同时添加了变量连接,保证挖孔的周向连续和一致性;之后针对挖孔过大的问题结合了尺寸控制的优化算法,对挖孔大小进行了控制;最后针对当下热门的点阵优化,进行了基于子结构的周期性结构的优化设计。（2）涡轮盘的应力大小是一个重要性能指标,针对此问题提出了涡轮盘的应力为约束的拓扑优化,以K-S函数作为凝聚函数计算关心区域的最大应力,通过优化结构的材料分布来实现对关心区域最大应力的降低。（3）涡轮盘作为一个转动件,动力学特性是优化必须要考虑的指标,因此提出了以频率为目标的拓扑优化,提出了旋转周期结构频率的优化计算方法。最终的优化结果既满足了轻量化的优化目标,同时某阶频率也避开了共振点,优化效果较好。