空间绳网是一种新型的在轨捕获技术,用于捕获空间碎片缓解日益紧张的空间环境问题。由于空间绳网具有复杂的非线性行为,对其进行动力学建模和仿真具有重大意义。目前,国内外学者对空间绳网的研究工作多集中于绳网展开过程,本文主要针对空间绳网碰撞和收口过程进行了动力学仿真研究,重点讨论了被捕获目标自旋对碰撞过程的影响以及收口速度对收口过程的影响。首先,对空间绳网系统关键部件进行了方案设计,包括抛射机构、绳网和收口机构,尤其重点设计了一种新颖的基于火工作动原理的收口机构,并与传统的机械储能收口机构和电动收口机构进行了对比。通过绳网抛射展开试验,验证了抛射机构和绳网参数设计的合理性。为评价空间绳网碰撞和收口过程,分别提出了空间绳网碰撞和收口性能评价指标。其次,基于桁架单元建立了绳网动力学模型,通过与基于集中质量法的绳网模型进行抛射展开过程仿真对比,验证了所使用的有限元仿真方法的正确性。同时,解决了有限元建模中绳网的折叠问题,实现了绳网由折叠状态抛射展开的仿真过程。另外,对接触碰撞数值计算方法及其在有限元程序中的计算过程进行了研究,归纳和总结了显示动力学求解过程。然后,对绳网与自旋动态目标的碰撞问题进行了深入研究。采用非线性有限元法,基于ABAQUS/Explicit模块建立了空间绳网与捕获目标的碰撞有限元仿真模型,着重对不同工况下的自旋目标进行了绳网碰撞仿真分析。仿真结果表明:目标自旋对碰撞过程中目标速度、位移变化影响较小;目标自旋角速度越大,瞬时碰撞力也越大,网口面积回弹现象越显著,并且绳网自旋和缠绕情况越严重。最后,在碰撞仿真模型的基础上,建立了空间绳网与捕获目标的收口仿真模型,着重对不同收口速度和目标自旋工况下的收口问题进行了仿真研究。仿真结果表明:收口过程能显著加速网口收缩,促进绳网对目标的包裹,且收口速度越大,网口收拢越紧密,收口效果越好。但是,收口速度越大,收口绳张力峰值也越大。此外,收口过程对捕获大角度自旋目标同样有效,能够有效收拢网口。同时,对火工收口机构进行了地面收口试验,试验结果表明:火工收口机构方案合理,具有收口能力充足、触发性高、收口同步性好等优点。