近些年来,随着环保压力的增大,燃气轮机在发电领域应用越来越广泛。但是燃气轮机所采用的转子多为拉杆转子,这种转子结构导致转子系统包含各种非线性因素,使转子在运行过程中可能产生与汽轮机转子不同的动力学行为。燃气轮机透平转子在交变载荷作用下,可能产生裂纹,导致燃气轮机在运行过程中产生安全隐患。由于拉杆转子结构的特殊性,在处理其动力学问题时采用传统的线性振动理论具有一定局限性,因此对拉杆转子非线性动力学特性的研究有一定的理论意义和实际价值。本论文根据转子动力学理论,借鉴燃气轮机拉杆转子结构,建立考虑轮盘间非线性接触了的三盘拉杆转子集中质量模型,采用龙格-库塔法求解其运动方程,并利用分岔图、混沌理论等非线性工具,研究了不同系统参数对转子系统的非线性动特性的影响,为揭示拉杆转子系统动特性,理解裂纹故障对转子动力学的影响提供一定的理论支持。本文的主要研究内容如下:(1)在转子建模上采用三盘周向拉杆式转子作为研究对象,考虑转子轮盘之间接触面的非线性接触,建立了刚性支撑和滑动轴承支撑的两种拉杆转子非线性运动方程,并采用四阶龙格-库塔法计算得到系统时域响应信号。(2)以刚性支撑的三盘拉杆转子为对象,在考虑轮盘间接触刚度和裂纹转轴时变刚度的基础上,建立了开闭裂纹拉杆转子弯曲振动的非线性运动微分方程,采用数值分析方法进行求解。利用频谱瀑布图、幅频曲线等工具,分析了转子转速、转轴裂纹深度、裂纹倾斜角、偏心距对系统响应的影响。结果表明:裂纹拉杆转子在升速过程中,会在1/2阶、1/3阶临界转速附近发生亚谐共振,其频谱瀑布图除基频(转频)成分外,还包含明显的2倍频成分。(3)以滑动轴承支撑的三盘拉杆转子-轴承系统为对象,在考虑裂纹转轴时变刚度和非线性油膜力的基础上,建立了含裂纹故障的三盘拉杆转子-轴承系统的动力学模型,采用四阶龙格-库塔对其求解。利用分岔图、频谱瀑布图、时程曲线图、频谱图、庞加莱截面图、轴心轨迹图等,分析了转子转速、转轴裂纹深度、裂纹倾斜角、偏心距对系统响应的影响。结果表明:该系统出现了多周期、混沌等丰富的非线性动力学行为；在裂纹较严重的情况下,系统进入分岔的转速会增大,系统的非线性和不稳定性增强;偏心导致的不平衡力的增大会简化系统的非线性行为,使系统失稳滞后。