双转子系统作为航空发动机等大型旋转设备的关键部件,要满足在高温、高应力、高转速等极端条件下的安全运行,其振动问题不可避免又亟待解决。并联套装的双转子形式是现代航空发动机的常用结构,在长期复杂交变载荷影响下,易产生不平衡、不对中等故障问题。厘清带不对中故障的非线性双转子系统的动力学特性,对航空发动机的结构设计、故障诊断和维护保障等阶段都具有重要的理论价值和工程意义。本文基于不对中故障的双转子系统结构特点,并考虑转子系统的非线性弹簧特性,提出了一种崭新的带不对中故障的非线性双转子系统动力学模型。本文首次将振动能量空间分析法应用于该系统的非线性振动分析,初步定量地分析了不对中故障对非线性双转子系统振动的影响。采用集中质量法,本篇构建了传统的单转子动力学方程,并且在此前提下,结合非线性弹簧恢复力的特点,具体地推导了四自由度单转子系统的非线性项的函数式。针对高、低压转子不同心的问题,建立了高压支点不对中故障模型。双转子系统的非线性动力学方程由拉格朗日方程推导获得。计算低压转子的坎贝尔图可知,高压转子与低压转子的耦合作用导致低压转子出现耦合临界转速。使用数值仿真和频率成分分析,线性条件下,高压转子的不对中故障引起低压转子出现四个超谐波共振峰,频率成分以2ω成分为主。基于带不对中故障的双转子非线性动力学方程,本文运用谐波平衡法获得系统近似理论解,结合Routh-Hurwitz准则（R-H准则）进行稳定性判定。系统的近似理论解同数值仿真结果相符,证明了此模型的正确性。与此同时,本文研究了不同旋转速度下非线性系统的振动特性,发现不对中故障和非线性弹性恢复力的作用,使得系统出现复杂的非线性振动状态,例如拍振和混动振动等现象。利用振动能量空间分析法,本文深入研究了带不对中故障的双转子系统中低压转子的超谐波共振现象,通过能量轨道和能量-庞加莱映射很好地展现了低压转子在谐波振动、概周期振动和混沌振动之间的变化过程,依靠能量供给函数定量地分析了转子系统在不对中故障下振动形态的变迁。相比于非线性振动理论分析,本文创新地从能量角度分析了带不对中故障的双转子系统非线性振动特性,克服了多变量相互耦合而形成解耦难的问题。本文搭建了带不对中故障的转子实验台,得到了振动响应曲线、时间历程、频谱图和能量轨道等实验结果,验证了研究方法和所得结论的正确性。本文研究结果将为分析带不对中故障的双转子系统非线性振动特性提供新的研究方法。