燃气轮机是一项多技术集成的高新科技产品,是典型的复杂旋转机械。依靠榫连结构相连的轮盘-叶片转子系统作为燃气轮机的核心部件,它的性能直接影响着燃气轮机运转的安全性和稳定性。由于旋转叶片要在极其恶劣的环境中长期反复运行,所以轮盘-叶片也是燃气轮机故障多发零部件之一。因此对于轮盘-叶片系统动力学特性进行研究,对提高燃气轮机性能、耐久性、可靠性以及寿命是十分必要的。本文在对轮盘-叶片系统榫连结构的接触特性进行研究的基础上,进一步对考虑榫连结构接触的轮盘-叶片系统动力学特性进行了深入研究。首先,建立了考虑榫连结构接触的轮盘-叶片几何模型及有限元模型,分析了轮盘-叶片系统在不同几何参数(榫根倒角、接触面积、转速)、不同接触变量(接触刚度、摩擦系数)、不同材料参数以及不同约束形式下,接触特性的变化情况,得到相关结论,为进一步研究考虑榫连结构接触的旋转叶片振动响应提供理论支持。其次,在气动载荷的作用下,考虑离心刚化、旋转软化以及科氏力的影响,采用谐响应分析方法,求解系统随激振频率变化的幅频响应以及动应力响应。利用弹簧刚度模拟轮盘刚度,并对弹簧简化模型进行固有频率以及振动响应的分析,与考虑接触的盘片系统模型以及榫头固支模型的计算结果进行对比,证明弹簧简化模型在考虑气动载荷情况时的简化可行性以及适用范围。最后,在碰摩载荷的作用下,采用瞬态分析方法,分析LS-DYNA碰摩力与简化的半正弦脉冲力两种加载形式,对叶片振动应力的不同影响,并利用面积等值法对半正弦脉冲力模型进行修正。将修正的碰摩力模型施加到弹簧简化模型上,分析其振动响应情况,计算结果与盘片接触模型对比,证明弹簧简化模型在考虑碰摩载荷情况时的简化可行性以及适用范围。