压气机叶片、涡轮叶片是航空发动机中最重要的零件之一,叶片的工作环境恶劣,除了承受高速旋转的离心力、气动力和热应力外,还要受到转子系统机械激励的作用,并且转子系统与叶片容易发生耦合振动。在这种情况下叶片极易产生疲劳破坏,从而严重影响航空发动机的安全。所以研究转子运动与叶片振动的耦合特性对叶片的设计以及优化有很重要的意义。本文针对压气机叶片和涡轮带冠叶片在转子扭振激励下的振动特性开展了研究,从解析、数值以及实验的角度开展工作,主要包括以下几个方面:1.采用不考虑剪切效应的Euler-Bernoulli旋转薄壁梁作为航空发动机压气机叶片的力学模型,考虑离心力以及几何大变形下非线性的影响,利用一阶活塞理论计算叶片在超音速流中所受到的气动力,利用Hamilton原理和Galerkin法建立叶片在转子扭振激励下弯曲振动的单自由度非线性动力学方程。2.利用多尺度法计算出非线性动力学方程的幅频响应方程,然后分析了转子扭角幅值、气动力、转子稳定转速以及叶片的形状参数对叶片幅频响应特性的影响。研究表明来流速度增加会增大叶片的振幅;转子稳定转速的增加,降低了叶片的振幅。利用奇异性理论选定分岔参数和开折参数,对系统幅频曲线的拓扑结构进行分析,研究表明系统被分成6个参数域,在其中的2个参数域中系统响应不会出现跳跃和分岔的现象。通过激振器产生周期的位移激励,利用激光测振仪和低速回流式低湍流风洞对叶片的振动规律进行实验研究,与之前得到的解析和数值的规律进行对比,验证了解析规律的正确性。3.在考虑旋转带冠叶片碰撞力的基础上,利用Hamilton原理和Galerkin法建立在转子扭振激励下旋转带冠叶片弯曲振动的非线性动力学方程。分析了在两种碰撞力条件下带冠叶片的碰撞特征,研究了在对称间隙和非对称间隙条件下碰撞间隙、碰撞刚度和转子的稳定转速对叶片振动特性的影响。并利用四阶龙格库塔法对系统进行了动力学分析,研究了不同的碰撞间隙对系统混沌动力学响应的影响。分析表明,叶冠之间的碰撞降低了叶片的振幅,但叶片的振动响应变得复杂;碰撞刚度增加,叶片振幅会大幅下降但只发生在比较小的范围;稳定转速增加会降低带冠叶片的振幅。本文的研究取得了一些结论性成果,对于航空发动机叶片的设计、优化以及减振处理方面可以提供一定的指导意义。