旋转机械是国民经济和国防建设中重要的基础性设备，在能源、动力、航空、航天等领域得到了广泛应用。为了减轻重量、提高压气机效率、追求高推重比，机匣内环与转子叶片之间的间隙要尽可能小，这就容易导致在离心载荷和气动载荷的作用下，叶尖与机匣内壁发生碰摩。旋转机械的转静件碰摩故障所表现的现象是一个非常复杂的演变过程，尽管目前很多研究人员对此进行了大量研究，但对其故障的发生和发展过程的了解还存在很大的不足，对其振动特征的认识亦不十分清楚。这主要是由于碰摩发生的原因较多，碰摩响应由于传递路线或结构特性的差异也带来较大的差别。并且，现阶段的研究多集中于转子与静子之间的碰摩故障研究，而对于叶片与机匣的研究还较少。由于叶片弯曲刚度较小，碰摩时切向速度高、碰撞能量大，所以更易产生弯曲变形，从而导致叶片局部损伤，如叶片掉角和叶根高周疲劳等故障现象，并对整个转子系统的运动产生影响。因此建立精确的叶片-机匣碰摩表征模型，掌握叶片和机匣碰摩过程中存在的振动、摩擦和冲击的耦合规律，预估叶片在典型工况下的振动响应，分析其复杂非线性动力学行为，对于叶片的结构设计提高整机性能具有重要意义。　　本文以叶片-机匣碰摩系统为研究对象，基于能量法以及Hamilton变分原理，建立了多载荷激励下的旋转悬臂叶片以及转子-叶片耦合系统的数学模型。并根据叶片-机匣碰摩过程中的机械能守恒定律，推导出一种新的叶片-机匣碰摩表征模型。应用转子动力学理论，弹性力学理论以及现代非线性动力学求解理论，分别对多激励载荷下的叶尖碰摩局部振动响应以及转子-叶片-机匣碰摩产生的系统振动响应进行研究。并结合转子-叶片实验台，通过对转子和机匣碰摩信号的采集分析，分析了叶片碰摩的响应特征。本文主要展开以下几个方面的工作:　　(1)基于Timoshenko梁理论，通过得到系统的能量方程，采用Hamilton变分原理，建立了多载荷激励下的双锥度旋转悬臂梁数学模型。分析了旋转效应（离心刚化、旋转软化以及科氏力）对不同截面特性悬臂叶片固有特性的影响。对三种叶片（直板薄叶片、直板厚叶片以及锥形叶片）进行模态测试试验，通过与试验结果以及有限元结果的对比，验证了模型的准确性。　　(2)在旋转叶片模型的基础上，建立了转子-叶片耦合系统数学模型，并对系统的动频曲线以及耦合频率进行了分析。结合现有的转子-叶片实验台，通过模态测试分析，对转子-叶片耦合系统模型进行了验证。同时还通过对系统受到水平简谐激振力以及做同步旋转运动时频率响应的分析，研究了转子-叶片的耦合振动。　　(3)根据叶片-机匣碰摩过程中的机械能守恒定律，以及叶片与机匣间的位置关系，推导出可以考虑机匣弹性的碰摩表征模型。对该模型各参数的变化影响进行分析，讨论了叶片和机匣参数对法向碰摩力的影响。然后通过叶片-机匣碰摩实验台，测试了不同侵入量、不同转速以及不同机匣下的法向碰摩力，与新模型进行对比验证。　　(4)在多载荷激励旋转叶片数学模型以及叶片-机匣碰摩表征模型的基础上，建立了考虑碰摩的叶片系统动力学模型。通过数值积分法分别对在离心载荷和气动载荷作用下的定转速碰摩响应，以及升速过程中的碰摩响应进行分析。评估了碰摩激励对系统共振响应的激发能力，分析了叶片升速过程中碰摩的瞬时特征，总结了其振动规律。　　(5)在转子-叶片耦合系统数学模型以及叶片-机匣碰摩表征模型的基础上，建立了考虑碰摩的转子-叶片-机匣耦合系统动力学模型。通过数值积分法对转子-叶片系统定转速下稳态碰摩响应以及升速过程中的瞬态碰摩响应进行分析，同时，采用半解法对转子系统的稳态响应进行分析。　　(6)通过搭建叶片-转子-机匣碰摩实验台，测试了不同叶片尺寸、转速、侵入量、机匣当量刚度等参数下的碰摩力，以及叶片碰摩时转轴和机匣的振动响应，分析了叶片-机匣之间的碰摩导致的非线性现象，通过分析机匣振动加速度，评估了碰摩导致的系统振动特征。