随着深空探测技术的不断发展,空间有效载荷得到深入研究与广泛应用,航天飞行器的连接结构作为整体中最为薄弱的部件,是影响设计是否成功的关键因素。为提高空间有效载荷工作可靠性,本文以强度分析为主要研究目标,对三种典型连接结构的关键技术进行了研究。1.对空间有效载荷承力筒的碳纤维复合材料连接结构进行了承载力学性能研究。首先,基于渐进损伤失效理论,建立了复合材料层合板有限元分析模型;其次,根据复合材料损伤失效准则——Hashin准则和Tserpes材料性能退化准则,应用Fortran语言二次开发了UMAT子程序,对承力筒复合材料层合板螺栓连接以及胶螺混合连接进行了仿真分析,研究了两种连接方式下连接结构的失效机制;最后,对连接结构刚度、螺栓孔挤压损伤以及胶层的失效进行了详细的分析。利用仿真分析得到的螺栓连接结构刚度建立承力筒试验件模型,进行了有限元分析以及力学测试,验证所提出方法的有效性及准确性。结果表明:用Bush单元替代MPC单元来模拟螺栓连接刚度,可以使得分析结果与试验结果的差距缩小4%-9%。本研究为空间有效载荷复合材料承力筒连接结构的力学性能及多螺栓连接结构的有限元分析提供了参考。2.对空间有效载荷星载连接座螺栓组受力分布及支撑板厚度进行了优化。提出了联合优化方法,首先,建立以螺栓轴力方差为目标函数的自由尺寸优化数学模型,对螺栓组受力进行了优化;其次,在该模型基础上,对星载连接座的支撑板厚度进行了尺寸优化。结果表明,通过所提出的优化方法,螺栓轴力降低了17.8%～37.2%,星载转接座的基频得到有效提高。3.对桁架连接接头胶接性能进行了研究。首先,设计出一种新型的钛合金桁架胶接接头;其次,通过有限元技术分析了连接区域胶接强度以及胶层厚度及建模方式对失效载荷的影响;最后,通过对该连接接头的力学测试,验证了设计的可行性及该建模方法的有效性,为桁架接头的设计分析以及胶层合理化建模提供有力支持。