随着航天工业的迅猛发展,因为空间站建设、深空探测、对地观测等航天任务的需要,大型铰链连接可展结构得到了广泛的应用,例如卫星天线的支撑结构、柔性太阳能帆板的展开支撑臂等结构。可展结构各部件之间通过铰链来连接,铰链中存在间隙,在载荷作用下会发生摩擦和碰撞等非线性现象,对航天器的工作精度和抗干扰能力产生不利影响。铰链连接结构的动力学模型可分为线性和非线性两类。为了便于分析和计算,在航天器工程设计中,经常将铰链简化为线性梁单元或线性弹簧单元,这种工程处理方法忽略了铰链的非线性影响,在精细化系统动力学建模中会带来较大的误差。因此,需要对铰链的非线性力学特性展开研究,在此基础上研究铰链连接结构的非线性动力学特性。本文开展的主要研究工作包括:研究了系统动力学微分方程的常用解法,包括时域方法和频域方法。求解时域响应的常用的数值方法为直接积分法,包括中心差分法、Wilson-θ法、Houbolt法和Newmark-β法等,介绍和总结了每种方法的推导过程和运用时程序编写的思路。关于频域方法,介绍了应用较为广泛的谐波平衡法基本理论。微分方程的求解为后续研究提供了理论基础和技术手段。建立了含非线性铰链的铰梁结构非线性动力学模型,分别考虑了立方非线性、间隙非线性以及分段刚度非线性等三种不同的铰链非线性特性,从时域和频域计算了结构的非线性动力学响应。在时域方面,运用中心差分法和Newmark-β法两种方法进行非线性动响应的计算,两种方法计算结果基本一致,能够相互验证。在频域方面,运用谐波平衡法对结构进行了频响分析,得到结构的固有频率,用时域结果进行验证,得到了较好的一致性,说明了谐波平衡法对此类非线性结构的分析的有效性。建立了含立方非线性铰链的单榀平面桁架模型,运用谐波平衡法计算频响函数,并且基于频响函数对单榀桁架模型进行了模型修正,验证了模式搜索法修正方法的有效性。建立只考虑铰链径向刚度的含铰单杆非线性力学模型,推导了含铰单杆的等效刚度,并基于该模型建立多铰铰链连接桁架的动力学模型。对多自由度空间铰接桁架进行动力学仿真,分别考虑铰链的多种非线性模型,运用Newmark-β法计算得到铰接桁架的时域动力学响应,分析不同因素对铰接桁架的动力学响应的影响,并且基于时域响应对桁架模型进行了模型修正研究,验证了该方法的有效性。