在现代航空发动机实际工况中,机匣会承受极其复杂的各种载荷,如热载荷、气动载荷、压力载荷、转子惯性力和相邻组件传递的弯矩等载荷。因为机匣是由各段机匣的法兰安装边联接而成,螺栓联接结构构成安装边结合面,所以整体航空机匣动力学特性大多会因结合部非线性行为的影响而变化。目前,国内外通常在工程设计时,一般不考虑机匣螺栓联接处的非线性因素对其动力特性的影响。然而,航空发动机机匣结构中螺栓联接结构应用广泛,若不考虑其对整体结构动力学特性的影响,则会对数值计算结果造成较大的误差。随着国防产业对复杂结构分析精度要求的逐步提高,传统的建模方式难以满足航空发动机设计需求。因此,要精确预测机匣在复杂多变工作条件下的动态特性,须对其复杂非线性动力学行为进行研究,从而建立其非线性动力学模型进行准确的动力学分析。本文以“L”型法兰螺栓联接梁和薄壁机匣结构为研究对象,利用经典有限元软件Ansys建立有限元模型,对其进行了模态分析和模态试验,对比分析了预紧力矩大小和刚性联接对其模态的影响;对“L”型法兰螺栓联接梁建立了非线性动力学解析模型,并结合试验利用Force State Mapping法进行了接触面非线性动力学参数辨识研究;对“L”型法兰螺栓联接梁和薄壁机匣建立了非线性模型,并进行了非线性静力学计算,分析了预紧力和摩擦系数大小对接触面应力和接触状态的影响;最后对“L”法兰螺栓联接梁和薄壁机匣进行了动力学响应研究,对比分析了完全Bonded(绑定)、螺栓位置Bonded和全摩擦三种模型位移响应和加速度响应,并对“L”型法兰螺栓联接梁和薄壁机匣非线性模型进行了模型验证。通过本文研究,建立了比较可靠的单自由度的法兰螺栓联接结构解析非线性模型和薄壁机匣结构非线性模型,同时进行了模型验证,可以为薄壁机匣的设计和研发提供有价值的参考,对类似工程结构的动力学分析研究有一定的借鉴意义。