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叶片是航空发动机的主要组成部分，是发动机的关键部件之一。常见的导致叶片失效的因素有低循环疲劳、振动、屈曲、蠕变等。随着现代航空发动机功率和叶片转速日益提高，叶片的横向大振幅振动所引起的问题也日趋明显。在发动机所有故障中，叶片故障占航空发动机故障的62％以上。叶片能否安全工作直接关系到整机的正常工作。目前，有关旋转叶片动力学问题的研究还不完善。因此对高速旋转叶片非线性动力学问题的研究有着重要的理论意义和工程实际价值。 功能梯度材料由抗高温的陶瓷材料和强度韧性较好的金属材料复合而成，具有强度高、韧性好、耐高温等优良的使用性能。从最初的主要用作航天飞行器主体结构的热障层开始，功能梯度材料已逐渐发展成为高温工作环境中的重要结构元件(如梁、板、壳等)。 本课题主要研究了不同气流流速下旋转叶片的非线性动力学问题。本文以航空发动机压气机叶片为实际工程背景，考虑气动力和几何大变形，建立了功能梯度材料的旋转悬臂薄壁梁的动力学方程，利用多尺度方法和数值方法分析了功能梯度材料旋转叶片的非线性动力学特性。论文的研究内容有以下几个方面。 第一部分，建立了航空发动机压气机旋转叶片的动力学模型，将叶片简化为功能梯度材料的旋转薄壁梁，同时考虑叶片的气动力和几何大变形，利用Hamilton原理建立了旋转坐标系下叶片的动力学方程，并利用Galerkin离散方法将系统的运动偏微分方程离散为常微分方程。 第二部分，针对1:1:1内共振情形，考虑到方程中存在二次非线性项，采用高阶多尺度法对该方程进行摄动分析，获得了六维直角坐标形式平均方程。对平均方程进行数值模拟，得到这种共振情况下的二维相图、三维相图、波形图和频谱图，分析了不同气流流速下旋转叶片的动态响应。数值结果表明：气流流速对系统动力学特性有重要影响，随着气流流速的增加，系统会呈现倍周期运动、周期运动、混沌运动等多种复杂动力学行为。 第三部分，用多尺度方法对1:1:2内共振情形的旋转叶片三自由度动力学方程进行摄动分析，获得了六维直角坐标形式平均方程。对平均方程进行数值模拟，得到了系统的三维相图、二维相图、波形图和频谱图。分析了不同气流流速和转速下对旋转叶片振动的影响。结果表明，气流流速和叶片转速都对系统的动态响应有重要影响。随着气流流速和转速的增加，系统会呈现倍周期运动、周期运动、混沌运动等多种复杂动力学行为。