涡轮机是在高转速条件下输出动力的重要机械,对结构强度具有严格的要求,随着增材制造的日益成熟,发动机涡轮转子体的拓扑优化在减重方面的前景使其成为倍受关注的研究方向之一。涡轮转子所承受的离心载荷是一种设计相关载荷,这使得对于涡轮盘的结构拓扑优化面临着目标函数非单调,进而引起优化过程不稳定甚至优化失败等问题。为了完成涡轮盘的结构拓扑优化设计,本文在传统密度法和导重准则的基础上,改进了拓扑优化流程,具体工作如下:（1）以单调性较好的柔度最小为目标的拓扑优化方法为基础,对体载荷导致拓扑优化失败的原因进行了分析,提出将“正敏度归零”与“步长缩减强制收敛”相结合来避免灵敏度非负造成的优化失败,该方法能够保证体载荷下的拓扑优化稳定地得到收敛结果。（2）将“正敏度归零”法应用至以最大应力最小为目标的拓扑优化方法中,对离心载荷及扭转载荷作用下的涡轮转子体进行了拓扑优化,得到了多辐板结构,并对优化过程及结果的影响因素与规律性进行了探讨。（3）对周期对称条件下的枞树型轮缘进行了拓扑优化,在轻量化轮缘结构的同时有效缓解其应力集中现象,大幅改善其结构强度。（4）对热载荷作用下的转子体拓扑优化进行了研究。使用局部p范数应力拟合目标对转子-阻温层联合结构进行了拓扑优化,得到了合理构型。发现导重法在热弹性结构拓扑优化中具有体积约束失效以及掩盖体载荷影响的局限性。