航天技术作为当今世界最具带动性与挑战性的高科技领域之一,已经成为国家综合实力、国家命运以及国家政治的重要性标志。航天器是在地球大气层以外对宇宙空间进行探索、开发和利用等执行特定空间任务的飞行器,航天器结构机构分系统设计及其结构动力学仿真分析技术是非常重要的航天器技术问题之一,它们对保证空间科学探测任务成功实施具有很关键的作用。越来越受到重视的体积小、质量轻、功能强、高可靠的集约型航天器,由于其设计约束严格,使得结构机构分系统设计变得十分困难,复杂约束条件下的航天器结构机构分系统设计以及相关的结构动力学问题急需一套具体可行的设计方法予以指导。本文以DSL、分离载荷项目中的航天器结构机构设计为应用背景,通过运用“约束围绕式”设计方法,对项目中主星、子星在复杂多约束条件下进行了相关的结构机构设计与有限元仿真分析,得到了较为满意的航天器整体结构机构设计方案,验证了设计方法的可行性与实用性;以方形太阳帆航天器深空探测项目为应用背景,通过对三种模型的有限元建模、分析、验证计算,得到了方形太阳帆航天器结构姿态耦合系数矩阵计算的一套处理方法,为其进行姿态控制分系统设计提供了参数基础。本文的主要工作和创新点如下:1、在航天器结构机构设计方法方面,提出了一种在总体设计层面适用于复杂多约束条件下航天器结构机构设计的“约束围绕式”设计方法,提出了对于具有复杂多约束设计背景问题处理过程中的自然约束条件自我分析与耦合分析两大模块。通过以DSL、分离载荷项目中的航天器结构机构设计为应用背景,分别对子星与主星的结构设计工作进行了设计约束条件的自我分析与耦合分析,明确了关键约束条件与核心约束条件,降低了迭代设计过程50%以上的复杂度,对复杂多约束的强耦合性进行了一定程度的解耦,加快了迭代过程至少一倍以上的速度,获得了较为满意的结构机构设计方案,通过了有限元结构仿真验证,解决了具有复杂多约束的结构机构设计难题。2、针对大型方形太阳帆航天器,利用“约束围绕式”分析方法分析了其大量模态质量百分比密集性特性,提出了一种耦合系数矩阵求解的模型简化、定量验证的成套计算方法,针对具体的方形太阳帆航天器模型给出了两种简化等效模型,分别进行了有限元非线性静力仿真分析与预应力模态仿真分析;结合挠性航天器中心刚体加挠性附件耦合系数矩阵有限元计算理论,通过有限元分析,得出了满足惯量完备性的耦合系数矩阵;结合简化模型在姿态控制理论上的合理性分析,解决了无法通过模态质量百分比进行模态提取来满足惯量完备性的方形太阳帆航天器完整模型的耦合系数矩阵计算问题。本文进行的复杂约束条件结构机构设计与挠性结构耦合系数矩阵计算的研究分析工作,解决了特定结构形式航天器的结构机构设计与耦合动力学仿真计算问题,在理论研究层面与具体可行方法层面具有学术参考价值,对我国航天器结构机构技术的发展具有重要意义。