大型汽轮发电机组在运行过程中出现的振动对其使用寿命会产生不利影响。若定子端部绕组在电磁力作用下的振动过大、或在两倍工频电磁力的作用下发生共振,将可能破坏端部绕组结构,导致产生严重的后果。所以,在端部绕组结构的设计中,要求其特定形状的模态对应的固有频率避开共振区域,同时在额定负载电磁力作用下的振动幅值小于规定值。因此,研究定子端部绕组的振动问题,以便为工程实际提供更加合理的设计方案,具有非常重要的意义。本文正是以此为出发点,针对600MW大型汽轮发电机的工程背景开展了研究工作,所得结论可为实际问题的解决提供理论依据,提出的定子端部绕组结构的优化设计方案具有极其重要的理论意义和工程实用价值。研究内容概括为以下三部分:首先,在复合材料理论的基础上,通过建立叠层复合材料加筋圆锥壳模型,对定子端部绕组整体的固有振动问题进行了研究;得到了绕组整体和局部有关弹性常数的表达式,从而为发电机复杂振动问题的研究提供了理想的分析模型。利用伽辽金积分法得到了固有振动问题的广义特征值方程,并通过数值计算,指出了支架数目对固有振动特性的影响。其次,利用ABAQUS/CAE建立定子端部绕组结构的三维精细有限元模型,模型中包括端部绕组的几乎全部构件,并考虑各构件之间的连接细节。采用三维精细有限元模型,计算端部绕组的低阶模态和固有频率,得到的椭圆模态及其对应的固有频率与实测结果一致,验证了有限元模型和模拟方法的正确性。进一步对端部绕组的固有振动特性进行参数化研究,获得部分结构参数和材料参数对椭圆模态固有频率的影响规律。最后,基于端部绕组椭圆模态固有频率避开共振频率区域目标,结合对端部绕组固有振动特性的参数化研究结果,研究端部绕组结构的优化设计方案。