钢索结构构成的传动系统具有重量轻,空间布置灵活等特点,在飞机长距离传动操纵系统中广泛应用。但是由于钢索结构由多股捻结而成,虽然具有较高拉伸刚度,而弯曲刚度却几乎趋向于零,在拉伸载荷作用下,钢索自身会产生较大的旋转变形,引起结构刚度随着载荷变化而变化,造成结构在长距传动的过程中,钢索结构的变形和振动传递时间迟滞等问题难于精确预测,这将直接影响着操纵系统的可靠性和控制精度。因此建立准确描述钢索结构变形与动态特性的模型,研究不同结构参数下的钢索结构的力学特性具有十分重要的意义。本文采用绝对节点坐标法,以变形的斜率坐标描述钢索的旋转变形,考虑钢索结构拉伸过程中刚度变化特性,建立钢索结构变形及动力学分析模型;研究不同结构和力学参数下钢索的变形及动力学特性;将钢索单元模型应用于某型飞机操纵系统模型中,分析不同参数下操纵系统末端变形与时间迟滞特性,并通过正交试验分析进行参数优化设计。研究结果为飞机软式操纵系统钢索结构的建模分析提供指导。主要内容包括以下几个部分:(1)基于绝对节点坐标法的钢索结构单元动力学模型基于绝对节点坐标法,以变形的斜率为坐标描述钢索单元拉伸载荷作用下的有限旋转变形,建立钢索数值分析的有限单元。基于连续介质力学理论推导单元刚度矩阵和质量矩阵;引入钢索垂度模量,通过挠度系数推导钢索在载荷作用下的平均等效弹性模量;建立钢索变形及动力学方程,通过建立Simulink模型,计算轴向载荷下钢索的变形特性,并与实验数据对比,验证了建模的合理性。(2)不同参数下钢索结构单元变形及动力学特性研究了不同参数下钢索单元件结构的变形特性及动力学特性。轴向载荷下钢索变形率随拉力增加而增大,小直径钢索对拉力变化更加敏感,钢索初始张力及长度对钢索伸长率的影响较小;钢索迟滞时间随轴向载荷增大而减小,弹性模量的增大可以提高系统响应速度,其他参数对钢索迟滞时间影响较小。(3)软式飞机操纵系统钢索特性分析与优化设计建立典型软式飞机操纵钢索结构模型,通过仿真计算结果与实验数据对比,验证了模型的正确性。通过正交试验设计方法的基本原理和分析方法,针对典型飞机操纵系统的动力学和运动学优化设计要求,设计正交试验方案。利用直观分析方法和方差法确定了钢索直径和轴向载荷分别为影响整体操纵系统刚度的显著性因子,并根据操纵系统设计指标给出优化设计。