转子系统是旋转机械中的核心部件,常被安装于底座或支撑结构上,其性能会受到基础整体机动和小幅振动的影响。例如飞机特别是军机在做机动飞行时,发动机会受到基础的整体机动激励;潜艇在遭遇水密度改变,地震波等恶劣水文环境时,转子部件会受到冲击或随机载荷;车辆在行驶时,地面不平整导致的车体振动也会传到旋转部件,这些基础激励载荷会通过支撑部件传至转子系统。此外,一些复杂的透平机械也包含多个振动源,振动能量会通过支撑部件传至转子系统,从而影响其整体性能和稳定性。本文对转子-滚动轴承-挤压油膜阻尼器系统的建模方法和基础激励作用下的动力学特性进行了全面的理论、数值仿真和实验研究。1、转子系统的综合建模方法。传统的Jeffcott转子模型被广泛应用于转子中的非线性轴承力、油膜力、密封力作用、以及包含阻尼器、裂纹、碰摩、不对中、松动等因素的动力学研究。这种简单的建模方法可以很好地模拟出转子系统中的非线性因素,使得系统非线性特性得到很好的体现。但过度的简化并不能考虑轴内的内力,盘的陀螺力矩等复杂因素,并且所揭示的一些非线性现象在实际旋转机械中观察不到。有限单元法先将结构离散成有限个具有特性形函数的单元,定义边界条件后进行计算,是一种能够考虑细节结构的数值分析方法。为考虑复杂内力或剪力,有限单元法定义不同轴单元类型,例如欧拉梁单元和铁木辛克梁单元。此外,有限元法还可以对盘的回转矩阵进行修正,增加陀螺力矩参数。但受限于矩阵的数值求解迭代格式限制,不能同时考虑复杂的隐式非线性力,例如传统的有限元转子软件ANSYS/Dynamic rotor、NASTRAN/rotor dynamics、SAMCEF/For rotor等均将复杂力考虑成简单的主刚度和交叉刚度,主阻尼和交叉阻尼。而离散元法可以将结构离散成多个质点,重点考虑质点间的相互作用,例如将滚动轴承内外圈离散成质点,而将轴承力考虑成内外圈质点的复杂非线性（位移、速度、加速度）函数,可以更精确的对非线性因素进行模拟。本文采用了一种综合有限单元和离散单元的方法,将盘和轴离散成有限单元,单元具有特定的形函数可以更好的模拟实际受力情况;将支撑部位离散成少量质点和之间作用的非线性力,可以很好的体现非线性支撑力。经过分析与验证,发现这种建模方法具有一定的合理性,即能使得分析结果靠近实际情况,又能在一定程度上体现出系统非线性特性。2、机动飞行激励下的转子系统动力学特性。在有限元-非线性支撑综合模型的基础上,增加机动飞行基础激励,对机动飞行过程中的瞬态响应和亚、超谐现象进行了分析。分析发现,转子在开始和结束基础机动时都会产生大幅的瞬态振动,可能导致碰摩现象的产生。这种瞬态振动大小受初始条件的影响,而且滚筒机动飞行会减小瞬态振动振幅。挤压油膜阻尼器在机动飞行过程中会对转子振幅起到抑制作用,而且阻尼效用和非机动过程中相比会得到增强。研究还发现挤压油膜阻尼器定心弹簧会很大程度影响其阻尼效果,设计时应给予充分考虑。此外,通过综合模型还验证了盘旋机动飞行中,存在的转子亚、超谐共振现,并给出了抑制办法。3、正弦和随机基础激励下的转子系统动力学特性。通过用杜哈美积分法对基础激励进行建模并进行数值仿真研究,发现基础激励的能量是以一定规律传至转子系统的,不同形式的激励所产生的效果不尽相同。正弦基础激励会破坏挤压油膜阻尼器的减振效果,尤其当激励接近转子工作频率及其倍频时破坏效果明显,挤压油膜阻尼器甚至会增大转子系统的振幅。当受到随机基础激励作用时,挤压油膜阻尼器对于转子振动具有很好的抑制效果。当受到正弦+随机的基础激励时,阻尼器会选择性的对转动中的能量进行抑制。4、基础激励转子的实验研究。建立了一个双盘转子实验台,转子两端由滚动轴承和定心挤压油膜阻尼器支撑。开展了两方面的研究:（1）通过实验响应数据和综合模型结果的分析对比,验证了综合模型和算法的有效性;（2）利用基础振动台和激光测振仪对挤压油膜阻尼器—双盘转子在基础激励下的响应进行了实验研究,验证了数值分析结果。总之,本文对带有非线性支撑的有限元转子进行了建模方法研究,在综合模型的基础上研究了基础大幅机动和小幅振动情况下,双盘转子的动力学特性,并进行了实验验证。研究内容可以为解决基础振动相关的转子结构设计提供一定的指导。