随着我国新兴能源的大规模开发利用,抽水蓄能水泵水轮发电机已成为现代水电站建设的主要机型之一,并且逐渐向高水头、大容量、高转速方向发展。但由于水泵水轮机具有高转速、高水头(高扬程)、大容量等特点,而且整个机组的结构及导轴承支撑系统的刚强度相对降低,水轮机和水泵工况转换频繁,振动不稳定现象更加突出,对若干重要的动力学课题必须加以深入研究和解决,以确保水泵水轮发电机组的安全稳定运行。本文采用有限元法对已投入商业运行的响水涧水泵水轮机的顶盖结构进行了模态及动力响应分析,取得以下主要研究成果:应用ANSYS有限元软件,建立了水泵水轮机顶盖静力分析和动力分析的有限元模型,检验结构的强度与静刚度,分析自振频率和振型对机组振动的影响,结果表明,顶盖的强度和径向支撑静刚度满足设计要求,顶盖的固有频率有效避开了相关的激振频率,不会引发共振;对顶盖进行径向作用力下的谐响应分析,探讨其共振响应,获取顶盖径向支撑动刚度随频率的变化关系曲线,响水涧水泵水轮机顶盖具有足够的动刚度,不会引起顶盖结构较大的振动,实际运行状况也表明谐响应分析结果是正确的;根据机组实际运行所测得的一些数据,采用瞬态分析法研究顶盖在动静干涉脉动压力、地震载荷以及甩负荷和抽水断电过渡工况的非确定性压力载荷下的振动响应,获得顶盖的动力学特性,为顶盖的结构优化和机组的振动研究提供重要的参考。研究结果表明,只有当节径数k的绝对值最小,顶盖k节径模态频率与压力脉动谐波频率m·Zr·fn一致时,才会引起顶盖结构发生强烈共振。地震引起的振动和动应力较小,顶盖本身不会产生较大的应力状态改变,根据现场真机实测获得的甩负荷和抽水断电这两种过渡工况下压力载荷时间历程,计算出顶盖这两种过渡工况下的动应力约为稳态工况下静应力的20%。本文对水泵水轮机顶盖进行系统的动力响应分析,为水泵水轮机组的振动研究分析和高水头、大容量、高转速大型水泵水轮机的开发设计提供理论依据及参考,而且文中计算方法与思想对其他结构分析具有借鉴作用。