陈 磊，洪建忠，杨永生，蒋春梅，李心耀

（中国工程物理研究院 总体工程研究所，绵阳 621900）

0 引言

目前，离心机被普遍应用于航天员超重训练、航天设备试验、仪器例行试验和岩土力学研究等方面。吊篮是联结试件与离心机转臂的纽带，它位于离心机最大加速度场中，其巨大离心力是离心机主要载荷之一。减轻质量、加强刚度、合理设计其结构外形可明显降低离心机的功耗，对提高离心机容量有重要意义[1]。

目前离心机吊篮设计通常采用经验结构，往往要经过反复设计和分析，直到结构强度、刚度满足设计要求。其效果好坏取决于设计者的经验。作为结构优化中的较高层次，拓扑优化技术能在更大程度上实现结构最佳功能和最小成本的结合，因此成为优化设计领域的热点。

本文基于HyperMesh/Optistruct平台，以吊篮质量为目标函数，以吊篮平台区最大变形为约束条件，采用变密度法对某离心机吊篮结构进行了拓扑优化设计，使其在保证吊篮平台最大变形的要求下实现轻量化目标，提高离心机的承载能力。

1 离心机吊篮设计要求

离心机在稳定运行时，吊篮受到空气阻力和试件与吊篮质量产生的惯性力作用。离心机在启动与制动过程中，由于吊篮的摆动还会产生随机的附加弯矩和摩擦力[2]。文中在极限工作条件下对吊篮进行优化设计，因随机产生的附加弯矩和摩擦力相对惯性力较小，可不予考虑：而空气阻力可以通过在吊篮迎风面前后加轻型整流罩予以有效降低。……