滚动轴承是广泛应用于旋转机械中的重要支承件,其应用范围非常广泛,从日常生活中常见的机械结构到工业燃气轮机、直升机减速器等高端装备。从滚动轴承诞生之日起,在上百年的发展过程中,滚动轴承早已系列化、规范化、标准化。滚动轴承本身的价值不大,但一旦出现故障,将有可能影响整个设备的正常运行,造成重大的经济损失。在滚动轴承漫长的服役期内,有可能出现压痕、剥落、磨损、点蚀等各种局部故障,这些故障可能诱发系统振动异常进而导致设备性能退化。据统计,在使用滚动轴承的旋转机械设备中,约有30%的机械故障是由滚动轴承引起的。因此对滚动轴承动力学及其故障诊断的研究有重要的理论价值和工程意义。本文主要聚焦于含局部损伤的滚动轴承动力学建模及故障特征分析,主要研究内容如下:（1）以圆柱滚子轴承为研究对象,考虑轴承内外圈分别含通槽型局部剥落故障,基于接触动力学理论,采用显式有限元方法计算了故障工况下的振动响应。首先建立健康轴承的二维显式有限元模型,从滚动轴承运动学的角度对模型的有效性进行验证。在此基础上,分别建立含内圈故障和外圈故障的轴承有限元模型,分析了故障轴承的应力状态、振动特征,并将仿真结果与实验结果进行对比,进一步验证了模型的有效性。在充分验证模型有效性的基础上研究了剥落宽度、深度等故障参数对轴承振动特性的影响。（2）针对轴承在变转速工况下的工作状态,基于二维显式有限元模型,分析了特定工况下的轴承振动响应。考虑轴承在时变转速下工作时变而转速又比较难以确定的情况,给出一种无转速计下变转速故障滚动轴承振动信号分析方法,基于该方法对无转速计变转速故障轴承的仿真信号进行了分析,成功识别了其中的故障类型,又通过相关实验,验证了所建模型的正确性及所提方法的有效性。（3）为了模拟轴承内外圈沿轴向不均匀剥落的情况,建立滚动轴承的三维显式有限元模型。从滚动轴承运动学、滚子与滚道之间的接触力、受载滚子的应力分布等多个方面对所建立的三维模型进行验证。在此基础上,分析了不同长度轴向剥落、不同程度点状剥落的情况进行接触应力及振动响应。结果表明,在滚子滚过故障区时,故障区边缘会发生非常严重的应力集中。（4）将时域振动信号视为图信号（Graph Signal）,将图论引入滚动轴承的振动分析。由图信号的傅里叶变换将原始的时域振动信号转换到特征值域,仿照振动信号的频域统计指标构建其特征值域统计指标。用这些特征指标分别对故障滚动轴承的有限元仿真信号、人工植入的故障轴承的实验信号、加速寿命实验信号进行分析,结果表明基于图论的振动信号特征值域指标相对于传统时域指标效果更好。