螺栓连接是航空发动机动力涡轮转子中最常用的连接方式之一,对整个动力涡轮转子的动力学特性有重要影响。本文针对航空发动机动力涡轮转子中法兰盘与一级动力涡轮盘之间的螺栓连接结构进行了载荷状态下的结构动力学研究,主要研究内容如下:(1)根据某型航空发动机动力涡轮转子中传动轴的法兰盘与一级动力涡轮盘之间的螺栓连接结构设计截面形状相近的单螺栓结构;采用五种建模方案对单螺栓结构结合部进行模拟,对比分析这五种建模方案的优缺点。(2)对单螺栓结构进行预紧力作用下的模态试验,基于模态试验结果,采用基于灵敏度分析的有限元模型修正方法识别预紧力作用下单螺栓结构的连接参数,通过连接参数计算对应的连接刚度,拟合连接刚度与拧紧力矩之间的关系,结果表明,随着拧紧力矩增大,被连接件之间连接刚度越大。(3)航空发动机动力涡轮转子含螺栓数量较多,直接分析转子螺栓结构动力学特性难度较大,为此提出由模型确认后的单螺栓结构预测多螺栓结构动力学特征的思路;应用此思路对单螺栓结构进行预紧力作用下的模型确认分析,并用确认后的单螺栓结构模型来预测多螺栓结构在预紧力作用下的模态频率的不确定性,将预测数据与试验数据进行对比,对比结果表明预紧力作用下的单螺栓结构模型经确认后能够在一定程度上预测相应的多螺栓结构模态频率特征,从而证明所提出思路的可行性。(4)对单螺栓结构进行外载荷作用下的预应力模态分析,外载荷参考动力涡轮转子高速旋转时所承受的离心力来施加,观测单螺栓结构动力学属性与所施加外载荷之间的关系,并通过相应的加载模态试验来检验有限元分析结果的准确性。