旋转机械结构在航空工程领域应用广泛,如直升机旋翼、涡轮叶片等,这些机械结构由于工作环境的恶劣极易发生故障,因此对旋转机械结构的损伤检测进行研究十分必要。基于振动的结构损伤检测方法具有无损性、全局性、高效性和实时在线监测等优势,而分析结构的动力特性是进行损伤识别的前提。本文首先总结了旋转梁结构振动特性分析的国内外研究现状,并介绍了主要几种方法,包括假设模态法、幂级数解法、Adomian修正分解法、动态刚度法,随后总结了基于振动的结构损伤检测的研究现状及其发展趋势,重点回顾了几类方法,主要包括:基于固有频率的方法、移动质量法、基于模态振型参数的方法、基于神经网络的方法。其次以变截面旋转梁为研究对象,运用动态刚度法分析了梁结构固有振动特性,并考虑了转速、转轴半径、截面渐变系数对振动特性的影响。建立了旋转裂纹梁集中柔度模型,研究了旋转梁结构发生裂纹损伤时,其固有振动特性的变化,并着重阐述了裂纹损伤和转速对振动特性的联合影响机理。结果表明:裂纹损伤导致旋转梁固有频率衰减,当裂纹位于梁的固定端附近时,固有频率衰减量最大。裂纹损伤程度和转速的变化并非独立影响梁的振动特性,两者间具有耦合作用效应。随后利用曲率模态法和柔度曲率法进行裂纹损伤识别,引入了两种损伤检测指标(曲率模态差、柔度差曲率),并对比分析了各损伤指标对于裂纹位置、深度的敏感程度以及转速对损伤检测的影响。结果表明:曲率模态差指标和柔度曲率差曲率指标均对裂纹损伤十分敏感,均有很好的损伤识别能力,而且对多裂纹损伤同样有效。最后建立了移动质量块—裂纹梁模型,通过移动质量法计算出固有频率曲线并结合Higuchi和Katz两种分形维数理论得到分形维数曲线(HFD、KFD),并分析了两种分形维数曲线对于裂纹位置、深度的敏感程度以及移动质量块大小和转速对损伤检测的影响。结果表明:固有频率曲线的HFD和KFD曲线均能有效地判断出损伤位置,而且对损伤程度也具有很好的敏感性,并且对多裂纹损伤识别也具有一定的有效性。