大型汽轮发电机组转子的正常运转对于机组的平稳、高效运行有着十分重要的意义。根据统计,在已知的汽轮机事故中,其中叶片事故占了机组全部事故的40%左右。叶片事故中,又绝大部分发生在末级叶轮部分,因此对于转子、轮盘、叶片的动力特性研究特别是三者之间的耦合动力特性的研究变得至关重要。三维实体有限元分析方法避免了复杂危险且难以实现的现场试验,为研究、设计、优化汽轮机转动部分提供了另一种有效的方法。本文通过建立转子动力学运动方程,建立了合理的转轴与末级叶轮动力学模型;采用SolidWorks软件对国产某600MW汽轮机低压转子以及其末级叶轮进行三维实体建模,论述了转轴、长扭叶片、围带、拉金等零部件的建模过程。用有限元分析软件ANSYS对末级叶轮在0～3000r/min间的七个转速下的模态特性进行了计算,得到了各个转速条件下末级叶轮的前12阶模态频率与振型云图,绘制出了末级叶轮的坎贝尔图。在此基础上,建立了末级叶轮各阶模态频率随转速变化的定量关系,3000r/min转速下各阶模态频率的增量随模态阶数的定量关系。除此之外,本文还重点探索了低压转子转轴与末级叶轮在不同转速下是否会发生耦合,分析了耦合振动的特点,得出了末级叶轮与转轴振动之间的耦合振动关系。根据ANSYS分析的结果,结合实验室现有实验条件,设计执行了末级叶轮以及转轴的模态测试实验,得到了末级叶轮、末级叶轮-转轴耦合模型的前五阶的振动频率、阻尼率以及振型。研究表明,大功率末级叶轮主要振型为伞形振动或轴向摆动,叶片主要做轴向A型振动;末级叶轮-转轴模型中,转轴主要做径向弯曲振动。这些结论与之前通过ANSYS有限元计算所得到的结果是一致的。