近年来,燃气轮机发电机组在能源发电领域得到了广泛的应用,但由于燃气轮机转子采用多盘拉杆式结构,使得转子-轴承系统存在各种非线性因素,在运行中可能产生与汽轮机转子不同的动力学行为,而且燃气轮机透平转子在高温环境下工作,可能产生预紧拉杆螺栓存在的松弛现象,使拉杆转子系统在运行中存在故障隐患,传统的线性振动理论在处理此类非线性问题时存在局限性,因此研究拉杆转子非线性动力学特性具有理论和实际意义。本文采用转子动力学相关理论,建立了考虑轮盘间接触作用的两盘拉杆式转子动力学模型,运用分岔理论等非线性振动理论,对转子系统不同系统参数下的非线性动特性展开分析,为深入了解拉杆转子系统动力学特性,理解拉杆应力松弛对转子动特性的影响,提高燃气轮机转子设计制造水平和运行安全可靠性提供理论支持。本文的研究内容及研究成果如下:(1)在拉杆转子建模方面,以两盘周向拉杆式转子为对象,考虑接触面的接触效应,根据接触理论确定了拉杆预紧力与盘间接触状态的直接联系,然后建立了 16自由度转子轴承系统非线性运动方程,并使用采用龙格库塔法计算得到了系统时域响应信号。(2)对比研究了转子转速、不平衡质量偏心距和盘间接触刚度等系统参数对转子轴承系统非线性动特性的影响,研究得到:随着转速上升和不平衡质量偏心距增大,与单盘整体式转子系统相比,两盘拉杆转子系统系统表现出了更加丰富的非线性行为,差异较大;在随转速变化的系统响应结果中依次出现了单周期运动、周期2运动、准周期运动、周期2运动以及混沌运动等非线性行为;当转子转速处于较高转速范围内时,轮盘不平衡质量偏心距的变化会导致系统具有更复杂的非线性行为,随着转子转速的降低,转子系统保持单周期稳定运动的不平衡质量偏心距范围在扩大。拉杆式转子盘间接触刚度越大,系统运行轨迹重复性越好,稳定性越好。(3)研究了拉杆式转子拉杆螺栓应力松弛对转子系统非线性动特性的影响。研究得到:拉杆转子拉杆螺栓的均匀松弛作用,会使系统中高转速范围内系统运行的无序性增加,系统状态由稳定的周期运动逐渐转变为混沌运动;当转子盘间各拉杆螺栓应力不均匀松弛时,导致盘间预紧力分布不均匀,进一步加剧转子失稳性,中高转速范围内失稳变化最明显;不管转子轮盘间预紧力是均匀松弛还是非均匀松弛,低转速范围内的系统响应均不受影响。