对于实际汽轮机转子-轴承系统,迫切需要深入研究转子-轴承系统的非线性动力学特性和失稳机理,掌握系统特征参数对系统动力稳定性的影响规律,因为这直接关系到实际机组的灾变防治和安全可靠运行。因此,对汽轮机进行非线性动力学研究,最终进行非线性动力学设计,具有重要的现实意义和广泛地工程背景。主要的研究内容如下:首先,本文研究了实际汽轮机转子-轴承系统模型的建立,并研究转子临界转速随支承刚度的变化规律。同时,研究了转子系统在不同刚性支承情况下的振动特性。其次,采用有限元法建立了单圆盘转子-轴承系统的非线性动力学模型,并结合Newmark法对其进行数值求解,分析了圆柱瓦轴承支承的单圆盘转子-轴承系统升降速过程的非线性动力学特性,模拟了油膜振荡现象的典型特征。最后,以高压汽轮机转子-轴承系统为分析对象,采用有限元法建立了系统的非线性动力学模型,并采用Newmark方法计算求得多组参数和多种工况下系统的动态响应,数值模拟出转子发生油膜振荡现象的过程和特征;计算了圆柱瓦轴承支承的转子-轴承系统的振动稳定性随轴承间隙比、不平衡偏心距、轴承长径比、润滑油粘度的变化规律。研究结果将为工程实践中解释由于油膜力所导致的非线性失稳现象提供理论依据,也为实际汽轮机非线性设计过程中轴承几何参数的确定提供了理论参考。