基于一种含外部输入的ARX模型（Env-AR-ARX），提出了一种通过模型匹配的转子故障诊断方法。本文以航空发动机转子健康状态下的振动数据建立AR模型，模型的准确度是故障诊断的关键。为了提高模型的匹配度，在AR模型的基础上，充分考虑了模型残差和信号时变性的特点，对比讨论了AR模型， AR-ARX模型以及Env-AR-ARX模型，最终确定了最优的Env-AR-ARX模型。由于没有航空发动机转子的故障数据，本文对本特利转子的故障（碰摩、裂纹、双裂纹）振动信号建立AR模型，结合单因素方差分析的方法，确定信号是否存在故障以及故障类型。实验结果表明，该方法能有效的应用于转子的故障诊断。

转子故障的早期诊断与预示是当前转子动力学的一个难点。文献[1]提出了一种基于多模型估计得到转子裂纹参数对转子进行故障诊断的方法，但是该方法需要构造大量的多模型估计器，存在着构造复杂，计算量大的问题。针对这个问题，本文提出了基于扩展卡尔曼理论（EKF）的转子典型故障诊断方法。针对Jeffcott转子建立了不对中、裂纹和弯曲故障模型，并分别构建了基于扩展卡尔曼滤波-加权整体迭代(EKF-WGI)的参数估计方程。通过不对中、弯曲和裂纹故障的实验验证，表明了该参数估计方法对于转子典型故障有着较高的诊断能力。与传统的诊断方法提取频谱特征相比，该方法不依赖于经验和故障事例，可以较精确地估计故障参数，在转子的故障诊断中更有针对性。

针对螺栓联结带来的预紧力和摩擦系数对装配体模态影响较大而在设备装配中因处理困难常被忽略问题，利用有限元分析、试验结合对比方法分析、研究。本文以某型燃气轮机燃烧室作为研究对象，对重型燃机燃烧室实际模型进行建模，建立了带有实体螺栓联结的有限元模型，考虑了表面接触刚度、螺栓预紧力和摩擦系数等因素，重点分析预紧力和摩擦系数对结构模态的影响规律；并以该燃气轮机1:4缩比模型进行加工实体模型，利用锤击法对其进行模态试验，得出其固有频率并与仿真结果对比，验证仿真方法的有效性。

航空发动机结构复杂，转子的故障诊断与定位是一个难点。考虑航空发动机实际测量条件，提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的转子故障诊断方法，其核心是通过识别典型故障特征参数对转子的多种故障进行诊断和定位。针对实际航空发动机整机结构，用有限元法建立一种耦合的转子-支承-机匣动力学模型。该方法针对实际采集观测信号不完备的问题，采取加权整体迭代的方法来加快参数的稳定与收敛。针对所建立的航空发动机典型故障模型和实际模型存在误差的问题，采取衰减记忆滤波的方法来补偿误差。最后对含典型故障转子的航空发动机整机模型进行仿真计算得到数值解，作为未知故障的观测信号，结合加权整体迭代和衰减记忆滤波的扩展卡尔曼滤波方法，分析得到未知的故障特征参数，依此故障特征参数，实现对故障的识别和诊断，结果证明了该方法对航空发动机转子进行故障诊断和定位的有效性。

转子的故障诊断是当前转子动力学的一个难点。针对这个问题，提出基于粒子滤波方法的转子典型故障诊断方法。针对Jeffcott转子建立不对中、裂纹和弯曲复合故障模型，并构建基于粒子滤波器的参数估计方程。通过在转子实验台上模拟故障对算法进行验证，结果表明：粒子滤波方法对于转子故障有较高的识别能力，可以诊断单一故障和多重故障。与传统的转子故障诊断方法相比，它不依赖于经验和故障事例，同时可较精确地估计故障参数。

燃气轮机的振动一直是设备的关键问题之一，燃气轮机结构复杂，导致其振动的激励源具有复杂性、多样性等特点，传递到其机脚处的振动更是船用燃气轮机所关注的研究课题之一。在对燃气轮机转子系统进行研究的基础上，对转子振动的典型激励源及其振动特性进行梳理和分析，并对传递到支撑处的激励力进行分析，采用力的传递率探究典型激励源传递到支撑处的振动特性，得到轴承参数和力的作用点对力的传递率的影响规律，并对流场激励力的特性进行分析，得到流场激励力的频率特性。研究成果对燃气轮机的减振降噪以及前期的参数设计都具有一定的指导意义。

采用有限元仿真计算和实验测试相结合研究手段，测试某重型燃气轮机支架动刚度，以形成较为完备计算燃机支架动刚度的有限元仿真流程和计算分析方法。三维模型和实验测试所用试验件按4 :1进行缩比并建立模型、加工制作。采用锤击法进行测试，并以其结果对有限元仿真计算结果进行验证。经过对比验证发现两者所得到结果吻合较好。结果表明，基于实验测试燃气轮机支撑结构动刚度有限元仿真流程及分析计算方法是可行的，计算结果具有一定可靠性，对进行相关方面研究具有一定参考价值。

行星齿轮减速器虽广泛应用，但其故障率较高，对此建立一诊断机制成为难点。构建船用行星齿轮减速器刚柔耦合动力学模型，并设置常见故障进行仿真。故障特征信号对比分析表明，故障使得系统能量集中于信号主峰边频，并使边频发生偏移，不同故障机制调制效果不同。这对行星齿轮减速器良好运行起到很好的指导作用。

花键联轴器被广泛应用于飞机上，在涡轮端和输出组件、发电机以及发动机其他配件间传递动力。为获得花键联轴器引起的花键连接转子失稳原理，将花键力模拟成等效的刚度系数和阻尼系数，采用有限元方法建立花键连接转子模型，采用特征值方法得到花键力对花键连接转子系统稳定性影响，此外，讨论摩擦系数、负载扭矩和外阻尼对系统稳定性的影响。研究结果表明，摩擦系数和负载扭矩增加会降低系统稳定性，相反，外阻尼会增加花键连接转子系统稳定性。

针对换热器结构振动特性问题，分析换热器内部流体诱振引起的换热器整体振动，得到换热器固定约束处的支反力。为此提出从流体到固体侧的单向耦合，利用商业CFD软件FLUENT计算流体场，得到换热器壳面和管束上的压力分布，利用MATLAB处理FLUENT输出的流体压力，并且对压力做频谱分析，结构建模采用线性模型，不考虑结构的非线性因素，将频率信号加载到ANSYS中做单频率的谐响应分析，得到支撑处的单频支反力，然后叠加各个频率成分得到稳态多频率成分的支反力。

针对可倾瓦轴承的雷诺方程，基于瓦块几何模型获得各个瓦块的边界条件，利用轴心、各瓦块中心与轴承之间的耦合关系，采用有限差分法计算分析油膜压力的分布。理论推导表明，瓦块的位置仅由瓦块预置参数、轴心的位置决定；数值结果表明，轴承的承载力随偏心率增大呈增大趋势。结合具体算例看出，当轴颈位置确定时，可确定各瓦块实际偏位角和偏心率，进而可对各瓦块方程分别进行求解。建立一种可行的边界条件确定法则，为可倾瓦轴承的建模提供了理论依据。

行星齿轮在运动中部件会弹性变形，为此，在刚体动力学模型中引入柔性体的方法，基于ADAMS多体动力学仿真软件，对某船用行星齿轮进行刚柔耦合仿真。在太阳轮出现断齿时将太阳轮和行星架设置为柔性体，重点考虑运动仿真中这两个部件的变形。将发生故障后的动力学响应与正常状态进行对比，比较故障后柔性部件和刚性部件加速度频谱信号的異同，分析断齿故障特征和对应的故障频率。