薄膜结构是近几十年来蓬勃发展起来的新型空间结构,是一种采用膜材为主要材料,通过施加预应力或者自硬化等方法达成和实现既定功能的结构形式,在生活、军事、航空航天和建筑结构等领域均具有广阔的应用前景。在薄膜结构的应用与发展过程中,所面临的一个巨大挑战就是薄膜的褶皱问题,本文首先对薄膜褶皱区域上的力学分析模型进行了研究,然后使用现有的有限元软件实现了对复杂薄膜结构褶皱参数的通用分析。前者主要是确定了褶皱区域内的屈曲平衡方程和屈曲后的应力方程,后者则建立了一套薄膜褶皱参数的通用计算流程。本文在广泛阅读相关文献的基础上,主要完成以下工作:本文首先将预应力和挠度影响纳入屈曲后的应力公式中,考虑了薄膜屈曲后的强度提升;然后提出了一种基于半力矩理论的褶皱屈曲平衡方程,通过非线性屈曲数值分析方法结果对比证明半力矩理论具有更高的准确性;基于垂直褶皱方向上的应变平衡条件,结合褶皱屈曲平衡方程和屈曲后的应力表达式得到褶皱半波长和幅值表达式,并进一步推导得以剪切荷载和预应力为自变量的薄膜屈曲后的主应力表达式。通过试验结果验证了非线性屈曲数值分析方法的有效性,随后使用非线性屈曲数值分析方法对剪切荷载作用下的矩形膜进行参数分析,使用不同参数模型下的数值分析结果验证了本文的褶皱半波长、幅值以及屈曲后的应力表达式具有较高的准确性,相比前人的理论公式在越高预应力水平的情况下准确性优势越明显。在与前人试验结果的对比中,本文的褶皱半波长和幅值公式与试验结果吻合良好。根据上述新的理论分析模型,针对现有的张力场理论方法不足,提出了一种基于张力场方法结果的薄膜褶皱参数估算方法。首先提出并证明了张力场理论方法是在非线性屈曲分析方法的基础上忽略了弯曲刚度的影响,并据此推导出适用于张力场理论方法的垂直皱褶方向上的应变平衡条件,接着结合张力场理论方法特点,得到了基于张力场方法结果的薄膜褶皱半波长和幅值的预测公式,并建立了一套薄膜褶皱参数的通用计算流程。最后使用剪切荷载作用下的矩形膜和拉伸荷载作用下的六边形膜对计算流程进行了验证。设计了一种可作为通用结构遮光罩或防护罩的圆柱形可展柔性结构,并针对柔性结构的收纳比要求,提出两阶段、多维度的结构展开构想,结合折纸概念对径向和纵向折叠方案做了具体设计。利用有限元软件对不同气压和预应力作用下的最终展开状态结构进行了模态分析,证明在所给气压和预应力的条件下结构满足一阶基频要求。对柔性结构两阶段的展开进行了模拟,完成了结构在展开过程中的动力学分析,使用前述的薄膜褶皱参数的通用计算流程对展开后的褶皱构形特征进行了估算,并根据估算结果预测了对应位置上的褶皱构形,后续可用于评估柔性结构的形面精度、优化结构形式以及改善结构动力特性等。