论文摘要：空间薄膜充气结构展开过程仿真研究

空间充气展开结构具有重量轻、折叠体积小等显著优点，是一种新型的空间设备，它能够有效解决传统设计所产生的诸多问题：项目成本高、沉重且存储体积庞大、展开性能不稳定、尺寸受到严格限制等。在大型空间结构如大型空间天线、太阳帆板等领域有广阔的应用前景。

空间充气展开结构的空间实验花费往往极为昂贵，而由于重力和大气压力的影响，充气结构的地面实验又很难模拟实际空间工作环境，微重力和真空环境也很难在较大空间内同时实现。所以，利用有限元技术模拟充气结构展开，分析其展开过程中的动力学特性成为了研究充气结构展开的重要辅助手段。

首先，本文讨论了薄膜充气管展开过程仿真分析的接触非线性问题、接触算法和控制体积法的基本原理。然后通过ANSYS对充气圆柱管建模，建立了Z型折叠和卷曲折叠两种折叠模型，模拟了其充气展开过程。在此基础上建立了完整的充气卫星天线模型，对其展开过程进行了仿真，研究了其展开过程中的动力学特性。

接着以Z形折叠充气管为研究对象，从充气速率、薄膜厚度和充气位置三个因素分析了对充气管展开过程的影响。

最后，对展开后的充气管进行了充气压力下的模态分析，考察了不同充气压力和管壁厚度对充气支撑管的固有频率的影响。