月球探测器着陆触地阶段将经历一段短时冲击过程,为考核探测器结构及其搭载的有效载荷能否在该力学环境下正常工作,需开展探测器着陆动力学分析,并对探测器关键位置处的着陆冲击力学环境进行预示。高精度的有限元模型虽能准确有效地对探测器着陆冲击过程进行分析预测,但模型规模巨大、计算求解耗时,难以满足快速设计的需求。因此,需要引入高效、精确的建模求解方法提高探测器动力学分析效率。时域子结构方法就是为解决复杂结构的动力学分析发展起来的高效分析方法。但在月球探测器等复杂结构系统中,各部件动力学特性各异,且部件之间连接形式复杂多样,已有的时域子结构方法对子结构连接界面、各子结构动力学特性的描述不够全面、精确,在月球探测器结构动力学响应分析及结构优化分析中应用困难。因此,本文针对多种时域子结构在不同界面连接下的运动综合问题,开展相应的时域子结构方法研究,并将所得方法应用到月球探测器着陆动力学响应分析及结构优化中,具体工作如下:(1)对现有时域子结构方法进行综述,并总结了目前处理子结构连接的界面技术;总结国内外月球探测器着陆动力学分析现状,指出引入时域子结构方法建立高效、高精度着陆动力学分析模型的必要性;对脉冲子结构方法的基本理论进行总结,为后续改进与拓展脉冲子结构方法提供理论依据。(2)针对界面节点不一致情形下脉冲子结构的运动综合问题,引入界面缝合技术,提出非一致界面连接的脉冲子结构方法。通过考虑界面力平衡条件及界面能量守恒的要求,提出了构造插值形函数的准则;引入两种符合要求的无网格插值形函数:移动Kriging形函数与移动最小二乘形函数。推导了非一致界面情形下脉冲子结构运动综合的具体形式,并通过数值算例验证了所提方法的有效性。(3)针对子结构描述形式多样且连接界面复杂的情形,提出一般连接情形下的多域子结构综合方法。提出了一般连接的概念,将刚性连接、连接力能通过数值显式表示的连接及二者的混合连接统称为一般连接;通过将各子结构动力学信息综合到一般连接处的运动方程中,实现了一般连接情形下脉冲子结构、有限元子结构及模态子结构的综合。通过数值算例验证了所提方法的有效性。(4)将本文提出的时域子结构方法应用于月球探测器着陆动力学响应分析中,分别解决了:探测器中心体与巡视器界面连接节点不一致的子结构运动综合问题;探测器中心体(脉冲子结构模型)与太阳翼(有限元子结构模型或模态子结构模型)线性、非线性铰接的动力学响应求解问题。研究结果验证了所提方法的有效性及高效性,同时,为月球探测器等复杂结构的动力学特性研究提供了新的思路,为后续开展考虑探测器结构动力学特性的结构优化设计提供模型基础。(5)基于本文提出的时域子结构方法,建立月球探测器高效、高精度着陆动力学响应分析模型,开展考虑月球探测器着陆冲击力学环境的探测器太阳翼结构优化。通过优化分析,得到合理的结构设计参数,有效改善太阳翼关键位置处的动力学环境。研究结果表明,本文所提时域子结构方法可以有效应用到探测器结构的优化分析中,提高结构优化效率,指导探测器结构设计。