随着航天科技的发展,多体动力学在航天领域的应用正逐渐扩展,单纯的动力学正问题计算求解已不能满足工程需要,动力学正逆混合问题成为了对多体动力学的普遍需求,为此本文将研究其中的若干关键问题,以扩大柔性多体系统动力学在工程中的应用范围。目前,航天器的柔性附件设计正向着几何复杂、高柔性、大挠度、材料非线性等方向发展,对航天器系统的动力学仿真提出了更高的要求。因此,本文的主要研究命题即为多体动力学软件与有限元的对接、非线性模型的处理与模态密集模型的降阶三个部分。第一章给出了本文的研究目的和意义,介绍了多体动力学国内外研究现状与多体动力学仿真软件的设计开发情况,提出了本文的研究目标和主要内容。第二章介绍了柔性多体系统单向递推组集动力学模型,该理论是全文的理论基础。首先利用速度变分原理推导了单个柔性体的动力学方程,接着由铰和铰作用点的运动,得到了任意物体与其内侧物体之间的运动学递推关系,然后应用运动学递推关系,将绝对运动学量向相对运动学量转换,得到了树系统中以铰坐标和柔性体模态坐标为系统广义坐标的柔性多体系统动力学方程,最后引入切断铰和派生树系统的概念,得到非树系统的动力学方程,形成了封闭的理论基础。第三章是多体系统动力学仿真软件与有限元分析软件的接口拓展。在介绍基于单向递推组集动力学方法的CADAMB软件系统之余,重点阐述了数据接口创建的思路和方法。该方法利用Matlab科学编程语言的数据读写语句,能够通过MSC. Patran等有限元分析软件的输出文件生成CADAMB软件系统的输入文件。接口分为频率读取子模块、模态读取子模块、节点位置读取子模块和节点质量读取子模块,具有通用性,与有限元软件使用的求解器无关。扩展后的CADAMB软件系统可实现通过有限元软件,对任意复杂的工程模型进行定义,从而扩大了该软件系统的应用范围。第四章是带挠性附件的航天器系统的非线性动力学特性研究。以某空间站为研究对象,采用单向递推组集建模方法建立其柔性多体动力学模型,在验证了扩展后的CADAMB软件系统的正确性之后,以之对空间站系统在轨各工况的线性与非线性动力学响应做了仿真计算,并进行对比,揭示了挠性航天器系统混合问题的动力学仿真采用非线性模态的必要性,同时说明了扩展后的CADAMB软件系统对非线性模态的处理能力。第五章是带模态密集挠性附件的航天器系统的模型降阶研究。引入了模态价值分析准则,对模态密集的挠性附件做了针对约束力的模态价值分析,并依此进行模型缩减,并仿真计算驱动机构行为响应,与原模型进行的计算结果对比,验证了模态价值准则在混合问题中的适用性,提高了计算效率,并为今后处理动力学混合问题时遇到模态密集或高频共振情况提供了思路。柔性多体系统动力学的软件实现与正逆混合问题仿真一直是国内外的前沿研究课题,目前在许多方面还需要进行进一步的深入研究与探讨,因此在论文的最后,对本文的研究工作和成果进行了全面总结,对未来的研究问题进行了展望。