桅杆机构是星表探测器上用来承载高精度摄像机的可展开机构,其具有多个自由度可以实现灵活的姿态调节。为了减轻航天器重量、降低发射成本,桅杆机构多采用层合复合材料制作而成,其材料密度低、强度较高,但其大柔性小阻尼的特点使得桅杆机构在工作过程中大范围姿态调整运动与自身弹性变形间发生显著的耦合作用,由此激发的振动与非线性变形会对桅杆机构末端的设备仪器的工作质量带来不可避免的影响。故本文主要针对经历姿态调整运动时的星表探测器层合材料桅杆机构动力学特性分析展开研究。星表探测器桅杆机构是典型的空间多柔体系统,在进行调姿运动时,非线性特性使得其动态行为特性分析的难度较高。为了提高动力学建模精度,本文针对链式拓扑结构的星表探测器层合材料桅杆,利用三阶剪切变形理论在曲线坐标系内推导了层合材料桅杆的本构关系,通过有限元离散法对其变形量进行表达,并基于虚功原理建立作姿态调节运动时星表探测器层合材料桅杆的非线性动力学模型。建模时不仅考虑了层合桅杆机构调姿过程动态行为特性的几何非线性与材料非线性,亦考虑了桅杆机构大范围调姿运动与自身非线性变形运动的耦合,提高了星表探测器桅杆机构调姿行为非线性动力学的建模精度。以试验的方式对星表探测器层合桅杆机构调姿过程进行模拟,将试验所得数据与理论数据进行对比分析,验证本文所建理论模型的正确性,强调了理论模型考虑刚柔耦合与非线性变形的必要性,表明该模型可有效应用于星表探测器桅杆机构调姿行为的动力学分析。在此基础上进行非层合材料桅杆机构调姿过程试验,并将所得数据与层合材料桅杆试验所得数据进行对比分析,初步验证材料的层合结构对于星表探测器桅杆动力学特性的影响,为星表探测器桅杆机构的振动控制提供有效的参考依据。鉴于试验条件的限制和系统误差的存在,在验证本文所建理论模型正确性的基础上,基于本文理论模型进行算例计算分析,以层合圆柱壳中性面半径、层合材料铺层角、铺层结构为变量,通过对比算例结果,进一步验证理论模型的正确性,并探讨桅杆机构的几何尺寸与材料层合结构对其调姿过程动态行为特性的影响规律,对实现星表探测器桅杆机构姿态调节过程中的动态控制与振动抑制、提高末端设备仪器的工作性能与成像质量提供理论基础。