大推力液体火箭发动机是载人登月、深空探测等重大航天活动的主动力,其性能和可靠性直接关系到我国航天事业的发展。大推力发动机结构复杂、服役环境苛刻与极端,结构动力学问题非常突出,对发动机自身、火箭的工作可靠性与安全性均有着极其重要的影响,发动机结构动力学问题一直是运载推进系统研究的热点和难点之一,已成为解决发动机关键技术问题的基础学科。因此,论文紧密围绕我国在某大推力液体火箭发动机研制过程中结构动力学设计的实际工程需要,开展发动机结构的动力学特性、动态响应与动力学优化设计技术研究,具有重要的理论意义与工程应用价值。针对发动机结构的复杂性、工作环境的恶劣性与动力学特性、动态响应的难预测性,开展了大型复杂结构精准与高效的动力学建模、模型修正、优化设计、启动冲击响应及声振耦合大振动等研究工作,提出了一套更准确、更高效、更实用的大型液体火箭发动机结构动力学设计技术。主要研究工作、结论及创新如下:（1）基于Craig-Bampton法（C-B法）固定界面模态综合理论及多重动态子结构法,提出了一种采用多级超单元技术进行复杂结构大系统动力学建模分析的工程实现方法。开展了某大型四机并联火箭发动机结构模态综合分析,并对整机进行了模态试验,证明了多重动态子结构法对于处理复杂动力学问题的有效性。多重动态子结构法运用方便灵活,可在保证分析精度的前提下,大幅度提高建模及求解效率,该技术是研究大型、超大型复杂结构动力学问题的一种有效方法。（2）建立了一种基于改进模拟退火算法（ISAA）的大型复杂结构有限元模型修正方法。架构了有限元模型修正的基本流程,包括模型匹配、相关性分析、目标函数构建、基于灵敏度分析的修正参数选择与修正效果评价等;采用ISAA方法,利用设置记忆器并在算法后再链接一个局部搜索过程;基于MSC Patran/Nastran软件平台二次开发了结构动力学模型修正软件ZDXZ V1.0。分析结果表明,本文所建立的有限元模型修正方法的修正质量和修正效率均较高,该方法对于复杂结构的模型修正是有效的。（3）提出了一种基于层次Kriging模型（HK模型）与多岛遗传算法（MISA）+非线性二次规划法（NLPQL）的组合算法相结合的智能快速优化技术。研究了基于Kriging模型理论的层次Kriging模型、试验设计方法、模型有效性检验与更新准则、MISA+NLPQL算法组合的组合优化策略。通过对发动机结构进行动力学优化及模态试验,验证了该优化方法可在保证结果精度的前提下,极大地提高优化效率;所提出的建模策略及优化思路在工程应用中具有一定的普适性与优越性,能为大型复杂结构的动力学优化问题提供新的解决思路。（4）基于瞬态响应分析及Johnson-Cook材料本构模型（J-C模型）,建立了发动机结构在启动强冲击下的动力学研究方法。主要研究了基于直接法、模态法瞬态响应分析的冲击动力学理论,分析了发动机启动冲击载荷环境,建立了J-C材料本构模型,并进行了发动机启动冲击动力学研究。结果表明,模态法瞬态响应分析能较准确模拟发动机的冲击动力学响应行为,J-C材料本构模型能真实表征材料的响应过程;给出了发动机结构在强冲击载荷激励下的动力学响应规律;该冲击动力学分析方法能准确预示发动机结构的冲击动力学响应特性,并可为其他工程结构的爆炸冲击试验与试验仿真提供参考。（5）针对困扰结构设计工程师多年的某大型液体火箭发动机燃烧室结构的大振动问题,提出了声振耦合研究方法和声振优化设计技术。建立了燃烧室结构动力学-声学的声振耦合分析模型,通过研究掌握了燃烧室声学、结构振动及声振耦合的动力学特性与动态响应规律,揭示了燃烧室在声振耦合共振下发生结构大振动的机理;最后,提出了采取解耦燃烧室的声振耦合模态来抑制发动机结构大振动的声振优化设计技术。改进结构的抗共振裕度超过了7.5%,仿真预示试车状态下振动加速度的最大分频幅值降低了约60%,从而验证了改进措施的有效性,研究结果为液体火箭发动机燃烧室的结构动力学和声学设计提供了理论上的支撑。