铰接桁架由于收缩比大、质量小、支撑刚度大等特点广泛应用于航天任务中,随着航天技术的发展和空间任务的多样化,对航天器结构的工作精度和稳定性要求越来越高,这与航天器结构的动力学特性密切相关,为此必须精确有效地预测其动力学行为。铰接桁架结构在轨工作状态为展开后锁定状态,当桁架结构受到扰动时,由于铰链非线性使得结构基频、振型及动力学响应发生显著变化,进而导致任务失效。因此,本文将研究铰链非线性特性及其对铰接结构动态特性的影响。首先,研究铰链的刚度、阻尼特性及单自由度系统振动响应。在赫兹接触模型的基础上,引入几何约束协调条件建立铰链静刚度模型,基于铰链部件运动三状态模型建立铰链动刚度模型,并采用有限元方法对静刚度模型进行验证以及研究铰链的阻尼特性,在此基础上,基于典型的铰链非线性力-位移关系,运用描述函数法研究含铰单自由度系统的幅频特性。其次,研究铰链非线性对铰接梁动态特性的影响。引入铰链非线性力,运用拉格朗日方法建立铰接梁动力学模型,分析铰链刚度和阻尼对铰接梁固有特性的影响;进而运用描述函数法研究铰链非线性力对铰接梁幅频特性的影响,并结合实验数据对铰接梁的瞬态响应进行验证。进一步,研究铰链非线性对铰接桁架结构动态特性的影响。建立桁架单元等效动力矩阵以实现高维系统的降维处理,将铰链非线性力等效为界面力并引入等效桁架动力学方程,研究铰链非线性对铰接桁架结构幅频特性的影响;进而采用有限单元模拟铰链非线性刚度特性,研究铰链非线性对铰接桁架结构瞬态特性的影响。最后,在研究单一非线性因素对铰接结构动态特性影响的基础上,综合考虑铰链间隙、摩擦、非线性刚度,建立多因素铰链力-位移模型,运用描述函数法得到铰链非线性力展开系数,分析摩擦回滞产生非线性阻尼特性,进一步研究非线性因素对铰接梁以及铰接桁架结构幅频特性的影响。