滚动轴承是旋转机械中的关键零部件,对机械设备的性能和可靠性起着举足轻重的作用。由于滚动轴承常服役于高速、重载等复杂工况,其部件的工作接触表面容易产生局部缺陷,导致轴承异常振动,进而诱发更多的缺陷形成复合故障,这不仅会影响整个机械设备的安全性和平稳性,而且会对工业生产造成不可逆转的损失。因此,研究滚动轴承缺陷扩展机理及其内部动态响应特性,对轴承的健康监测和故障诊断具有重要意义。本文构建了具有复合故障的滚动轴承有限元模型,研究了缺陷扩展过程中轴承的动态响应特性,分析了缺陷形貌特征对轴承动态响应特性的影响。本文主要从以下方面展开研究:（1）建立了含有滚动体-外滚道复合故障的球轴承有限元动力学模型。考虑了轴和轴承座对系统的影响,引入了滚动体-外滚道复合故障,通过材料属性、接触关系、缺陷特征和边界条件等相关设置,建立了轴-轴承-轴承座系统3维有限元模型。（2）验证了所建模型的正确性并分析了仿真结果。使用机械故障综合模拟实验台获得了复合故障球轴承的振动信号,通过对比实验数据和仿真结果,验证了所建模型的有效性。分析了轴承外滚道和滚动体分别含有单点缺陷时系统的振动信号,讨论了外滚道和滚动体缺陷区域的接触应力,研究结果表明:轴承运行过程中外滚道和滚动体缺陷后缘分布的等效应力最大。（3）研究了缺陷扩展过程中轴承的动态响应特性。分析了滚动体与内外滚道之间的接触力及多事件现象,讨论了滚动体通过外滚道缺陷过程中接触力的变化趋势,描述了外滚道缺陷扩展的过程,总结了滚动体通过三类不同缺陷时接触响应与振动信号之间的关系,估算了外滚道缺陷尺寸,为轴承缺陷扩展演化的定量分析提供了新方法。（4）研究了缺陷形貌特征对轴承动态响应特性的影响。模拟了外滚道缺陷宽度和深度扩展时轴承的接触应力与振动加速度信号,探究了外滚道缺陷边缘倒角对等效应力和振动信号的影响,分析了滚动体缺陷直径对等效应力分布的影响,得到了等效应力和振动信号随外滚道缺陷的宽度、深度和边缘倒角以及滚动体缺陷直径的变化趋势及其函数关系,为复合故障球轴承的状态监测提供了理论指导。