高超声速飞行器在巡航过程中时常处于严酷的大梯度高温环境中,这将给飞行器的动力学特性带来显著影响。计算仿真技术作为各种现象分析的重要手段,对于模拟复杂环境下的结构物理特性具有较大的优势,因此如何准确建立高温环境下的结构动力学模型一直是理论界和工程界关注的重点。本文基于结构动力学理论、热传导理论、模型修正与参数辨识方法,以理论分析与仿真试验验证相结合的方式开展热环境下的复杂结构动力学的建模方法研究,主要研究了以下几个方面:(1)开展了考虑温变效应的热物性参数辨识方法研究。通过将热物性参数表示为温度函数的变量形式,以函数作为修正量,提出了基于代理模型技术的两种热物性参数辨识方法:多目标全域法和分段等效法。前者通过引入多目标优化算法,在保证辨识效率的同时有效的提高了解的鲁棒性。后者将原问题转化为求解多个子区间辨识问题进行求解,降低了每个子问题的参数维数,同样具有较高的辨识精度。最后通过算例对两种方法的有效性进行了验证,并在不同测量噪声水平下比较了两种方法的优劣。(2)以典型航空结构和结合面联接结构为对象,以有限元仿真程序为手段,从螺栓预紧力,热应力,材料软化效应,结合面建模方式几个方面研究了热环境下各种因素对结构动特性的影响规律。研究结果表明,结构的模态特性变化主要是由温度变化引起的热应力和材料效应共同作用下决定的。材料的软化效应会降低结构刚度,影响固有频率,但对结构振型的影响并不明显;热应力对模态频率和振型都有显著影响,且变化规律十分复杂。另外,不同的结合面建模方式也会对热结构的动特性产生显著影响,因此随着研究对象和侧重点的不同,需要合理的选取相应的建模方法。(3)提出了一种基于分层思想的热环境下复杂结构动力学的模型修正方法。将分层建模技术从单一物理场下的多层级拓展到多物理场下的多层级。从系统优化理论出发论证了热环境下结构建模可由热分布模型到热结构模型的两个层级模型进行处理的正确性,给出了热环境下分层修正的广义数学描述,以热环境下含间隙结构为对象,实现了热环境下复杂结构分层修正的具体过程,对所提出方法进行了验证。(4)针对热环境下的含结合面连接结构动力学建模问题,从联接参数辨识与修正,结构阻尼修正等方面内容出发,研究了该结构建模与修正的方法,该方法基于子结构方法和频响模型修正方法对联接部刚度进行识别与修正,而后以本文提出的频变阻尼模型对全系统阻尼特性作进行识别,完成频响函数的二次修正。最后将该方法应用于热环境下的含结合面悬臂梁结构算例中,验证了所提出建模方法的可行性。研究结果表明,采用本文提出的建模思路,可以很好的完成热环境下含结合面结构的动力学模型建模与修正工作,本文提出的阻尼修正方法,可以较为准确的辨识结构系统的一般阻尼情况,计算获得的频响曲线与实测频响重合程度较高。(5)研究了热环境下考虑不确定性因素的动力学模型修正与确认问题。通过分层方法将该问题分解为温度场不确定修正和热结构不确定性修正两部分进行处理,给出了不确定性分层修正与确认的基本思路,提出了基于摄动法和代理模型技术的不确定性跨层传递方法,并采用热环境板件结构的不确定性模型修正进行实例验证。为热环境下结构的动力学建模问题提供了一个基于统计思想的有效解决方案。