以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的分布规律,并讨论了失谐和气动载荷对压气机转子叶盘系统振动特性的影响。结果表明:压气机叶片受到的气动载荷为非定常脉动压力,主导频率为动静干涉频率f0的倍频;在干涉周期T内,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势,且压力面气动载荷的非定常性明显大于吸力面气动载荷的非定常性;失谐和气动载荷的作用加剧了叶盘系统的振动。研究结果为压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。

转静叶排的相互作用会使压气机内部流场存在复杂的非定常性。为深入研究压气机叶片的气动载荷特性,以某型航空发动机压气机为研究对象,考虑叶排间的转静干涉效应,利用滑移网格技术对整个叶盘的三维流场展开模拟,求解干涉周期Tb内压气机转子内部的流动规律。同时对叶片气动载荷的非定常特性进行进一步分析,讨论了不同压比、转速对压气机叶片气动载荷的影响。结果表明叶片压力面和吸力面气动载荷波动峰值的主导频率皆为转静干涉频率f0的倍频,其中一倍频(1×f0)分量占主导地位。在干涉周期Tb内,叶片表面压力涡发生周期性的迁移与耗散,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势。随着压比的增加,压气机叶片气动载荷逐渐增大,但其脉动幅值和频谱峰值基本不变。转速的升高使得转静干涉的频率增大,增强了压气机叶片气动载荷的非定常特性。研

热弯曲是工程实际中常见的转子故障．采用有限元法，利用热-结构-动力学耦合理论，探讨了稳态温度场对某汽轮机转子系统的振动特性的影响．对比研究了不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应，讨论了稳态温度场、转子系统的工作转速等因素对转子-轴承系统热振动特性的影响，找出了影响其热振动特性的敏感参数．结果表明，由于热弯曲的产生，转子系统的刚度重新分布，导致了其热振动的一阶临界转速显著降低，同时改变了振动的平衡位置，使转子系统围绕新的平衡位置做周期性运动．计算结果为转子-轴承系统的设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据．

建立了超磁致伸缩能器的等效动力学模型，应用Green函数得到了换能器的固有频率值，导出了超磁致伸缩换能器非线性振动响应的近似解析式，通过数值模拟，发现了超磁致伸缩换能器振动系统具有复杂的分叉和混沌行为。

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究，将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统，以静态试验数据为基础，建立等效的动态磁致伸缩模型，对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论，着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数，测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽，试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数，提高换能器的电声转换效率，增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值，使能量流向辐射面一侧，所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考。

根据第一压磁理论建立超磁致伸缩换能器系统含有平方、立方项非线性动力学模型，利用非线性振动近似解析方法对换能器系统进行分析，揭示了换能器系统非线性特性。利用基于MAT-LAB／Simulink的系统仿真理论，建立换能器系统动态仿真模型，发现换能器系统在一定参数下存在着混沌现象。通过数值模拟的方法对换能器系统做深入的理论分析，得出系统在不同参数下存在着倍周期、倒倍周期分岔等复杂非线性现象。本文的分析结果表明，超磁致伸缩材料的弹性模量、压磁系数、相对磁导率和系统阻尼系数等参数是超磁致伸缩换能器系统动力学特性的主要影响因素。

主要对磁致伸缩换能器的圆锥形变幅杆进行力学分析和讨论，以磁致伸缩换能器变幅杆设计理论为基础，设计并计算了圆锥形变幅杆谐振条件要求的尺寸参数关系，不同尺寸情况下的振幅放大系数、振速分布函数、应力分布函数及节面位置等，并导出了圆锥形变幅杆的频率方程，为实际开发超磁致伸缩换能器产品提供了设计依据。

建立了考虑温度变化时的超磁致伸缩微致动器的动态振动微分方程,得到了微致动器振动响应的非共振解析解.在已知磁化强度情况下,讨论了温度和预应力对振动响应的影响,并得到了位移响应随温度变化的系数;解出由于超磁致伸缩材料非线性而产生的亚谐共振解,讨论了温度对共振因子的影响.仿真结果表明,超磁致伸缩材料的磁-力-热耦合非线性对微致动器的振动响应有明显影响,在分析与设计微致动器时需要考虑温度的影响.

基于超磁致伸缩微致动器实验所得的激励电流-磁致伸缩材料轴向位置-磁场强度三者之间的关系式,修正了厚壁线圈轴向电流-磁场理论公式.利用修正公式对超磁致伸缩微致动器动力学模型进行理论分析,得到了微致动器的振动响应 分析了修正系数、偏置磁场及预压应力对微致动器的影响.结果表明：修正系数对微致动器动力学特性影响十分明显,当修正系数K′=1.24时,基于实验拟合函数与基于厚壁线圈电流-磁场理论公式所得到的微致动器的输出位移与输入激励电流之间的滞回环完全吻合 微致动器振动响应具有明显的非线性特性,而且修正系数对其影响很大.偏置磁场与预压应力对微致动器的幅频特性影响也十分明显.

为了降低失谐导致的叶盘系统的振动局部化程度,以预应力模态综合法建立航空发动机压气机叶盘系统有限元缩减模型,计算了不同模态截断数下的固有频率,通过对比分析获得了在满足计算精度前提下的最小模态截断数,缩减了整体模型的自由度数.在该缩减模型的基础上提出一种叶片减振排布优化算法,该算法每次迭代计算时只生成叶片位置发生变化的子结构,而其他叶片的数据文件不动.结果表明,该优化算法兼顾了模型精度和计算速度,能大大降低叶片振动幅值,使叶盘系统振动局部化程度明显降低.