涡轮叶轮结构是汽车发动机关键部件之一,其质量直接影响发动机整机的性能和可靠性。由于加工误差、使用中的不均匀磨损、材料分散性等因素,叶轮各扇区间必然产生微小的差别,称之为“失谐”。失谐会导致叶轮各扇区能量分布不均,造成严重的振动局部化问题,是涡轮叶片高周疲劳的主要原因之一。为了应对涡轮叶轮的诸多问题,本文采用子结构模态综合法结合有限元分析软件对涡轮叶轮结构进行模态分析,验证本文分析方法在合适的模态截断数下是准确的;绘制不同转速下的Campbell图,得出在工作转速下的共振转速,并分析不同阶数的模态振型,进一步对涡轮叶轮的振动特性进行分析。为了对失谐叶轮振动特性进行分析,本文对谐调叶轮结构进行谐响应分析,取涡轮叶片前6阶激振力下的位移响应结果进行分析,得出仅取前几阶低阶谐振力进行叶片的动力学仿真是可以完全满足工程需要的;对失谐叶轮结构的弹性模量采用随机正态分布进行失谐,通过对不同失谐状态下的涡轮叶轮结构进行模态分析,得到不同程度失谐状况下的模态振型与谐调状况下的模态振型的基本一致。模态频率密集部分的振型依然是以叶片振动为主体的振型,而频率变动显著即倾斜角度大的区域振型则依然是以轮盘振动为主体的振型,涡轮叶片产生了明显的振动局部化现象。为了对比由于裂纹失谐还是弹性模量失谐造成的影响,本文对含有裂纹的失谐涡轮叶轮结构进行分析,得出由于裂纹造成的失谐对涡轮叶轮的影响远大于弹性模量失谐造成的影响。因此,本文建立了裂纹叶片模型,分析不同深度、长度以及不同位置裂纹叶片。结果表明,裂纹距离叶弦的高度对频率响应影响不大,裂纹谐响应位移振幅峰值随裂纹长度增加而逐渐增加,说明随着裂纹深度的增加响应越大。通过不同位置裂纹分析可得出叶尖处的响应频率远低于叶根处和叶中处,表明在实际检测时,叶尖处裂纹的测试等将会很难实现。