空间站对接机构组合体是我国正在建设的永久服役空间站的关键部件,承担着各舱之间对接、分离、转位和再对接等任务。因此,在其实际应用前,针对对接机构组合体的固有动力学特性以及其在外部载荷作用下的结构强度与动力学分析工作是必不可少的。本文主要的研究工作主要从以下几个方面来开展:(1)组合体工作原理、载荷分析、动力学建模及矩阵建立介绍了我国永久服役空间站对接机构机械组件组合体的结构组成及工作原理。在此基础上,不考虑空间环境的影响,统计组合体服役期间内承受的外部交变载荷,依据“载荷自由度”和“最大载荷包络”两个指标,对其进行归纳、分析及简化,简化后组合体疲劳动载荷的加载次数和幅值可以表征组合体服役15年动载的变化,并根据组合体的承载情况及边界条件,建立了其振动微分方程及传递矩阵。(2)基于有限元方法的组合体自由模态仿真进行了组合体各个部件材料性能试验测试,为有限元分析提供了必要的性能参数。构建了对接机构组合体有限元模型,利用仿真软件ABAQUS对其自由模态进行了仿真分析,获得了其前两阶固有频率及对应的主振型,并与后续的自由模态试验进行相互验证。(3)组合体自由模态试验及分析对自由状态下的组合体进行自由模态测试,获取了对接机构组合体模态试验的模态参数与主振型,与有限元分析结果进行对比,验证有限元分析的准确性,并且为后续开展动力学分析工作打下了基础。(4)基于有限元方法的组合体动力学仿真通过组合体自由模态试验验证了组合体自由模态仿真分析的正确性,基于质量等效与刚度等效原则构建了组合体等效模型,进一步开展了组合体动力学仿真,获得了组合体在不同载荷作用下关键位置的应力应变与加速度分布,进一步分析其结构强度与动力学响应是否满足设计要求,分析结果对之后的试验具有一定的理论指导意义。本课题的研究工作预期对于优化设计高可靠性的对接机构以及指导对接技术的工程实践具有重要的意义。