半球谐振陀螺仪（Hemispherical Resonator Gyro,简称HRG）是目前世界上最具发展潜力的新型高精度陀螺仪,其以结构简单、高精度、高可靠性、长寿命以及断电后能继续工作15分钟等优势在航空航天、军事国防、航海勘探等诸多领域具有广阔的发展前景。半球谐振子是半球谐振陀螺仪的核心零部件,半球谐振子的振动状态和能量损耗对谐振陀螺的工作性能具有决定性影响。本文主要基于多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics以仿真的方法分别研究了结构参数和加工误差等因素对谐振子频率裂解和品质因数的影响规律,为制备高精度,低能量损耗的半球谐振子奠定基础。具体研究内容如下:基于基希霍夫半球谐振子模型和半球谐振子环形模型,计算了半球谐振子的工作频率和进动因子,分析并提出了半球壳半径和厚度不均匀导致的频率裂解的近似关系式;基于半球谐振子进动椭圆方程,建立频率裂解与陀螺精度间的映射关系,为半球谐振子的加工误差标准的制定提供理论基础。基于半球谐振子振动仿真模型,研究分析了结构参数对谐振子固有频率的影响规律。基于半球谐振子的实际加工误差要求,建立半球谐振子半球壳对准误差和半球壳表面加工误差仿真模型,分析各加工误差对半球谐振子频率裂解的影响程度及规律;建立金属化镀膜仿真模型,对比分析了镀膜对谐振子振动状态的影响,探索半球谐振子超精密加工精度要求的提出依据。根据半球谐振子振动过程中的能量损耗类型,分别阐述了热弹性阻尼、支撑损耗、表面损耗、空气阻尼损耗以及声子-电子、声子间相互作用等损耗机理。建立了谐振子热弹性阻尼和支撑损耗仿真模型,并基于文献数据验证了模型的正确性,仿真得到某型号理想半球谐振子品质因数极限值。进而利用单一变量法仿真研究了半球谐振子各结构参数对热弹性阻尼QTED值和支撑损耗Qanchor值的影响规律。仿真分析了半球谐振子各加工误差对谐振子品质因数的影响规律,发现加工误差主要影响谐振子的Qanchor值,进而通过分析Qanchor的改变对品质因数上限值的影响程度,指导半球谐振子超精密加工的误差控制要求。另外,模拟表面微裂纹对谐振子品质因数的影响规律,发现表面微裂纹的存在会极大的降低谐振子热弹性阻尼QTED值,为减小谐振子亚表层损伤的必要性提供了依据。