空间可展结构是一门崭新的结构工程学科分支，是宇航结构工程研究十分活跃的领域之一。缠绕式复合材料薄壁管和盘绕式空间伸展臂皆通过收拢所储存弹性应变能逐渐释放、形状回弹、恢复其初始形状、最后完成展开至稳定状态。同铰接式伸展机构利用微电机驱动展开相比，利用应变能释放驱动伸展臂展开具有结构机构简单、质量轻、展开可靠性高等优点。所以，美国、欧洲、俄罗斯和日本等都开展了相关领域的研发，并成功应用于航天器。我国在最近20年也开展了空间可展结构的概念设计、分析理论、收展试验、材料与制造技术、样机研制等，但尚无针对基于应变能释放的空间可展结构系统分析和试验研究。本文对基于应变能释放展开的两种典型透镜式薄壁管及盘绕式伸展臂的力学行为进行分析和试验研究。　　 首先，给出了透镜式薄壁管段压扁、拉扁过程数值分析方法，深入比较分析了不同单元类型的计算精度。对各向同性材料薄壁管压扁过程进行数值分析，确定有效的分析方法;采用不同单元类型分别进行计算分析，通过对比分析选取单元类型，并对各向同性和复合材料管段进行计算，得到压扁过程结构及力学特性;建立拉扁的方法，对薄壁管进行拉扁过程数值分析，为拉扁缠绕分析奠定基础。　　 其次，分别利用非线性静力法和显式动力积分法，并考虑接触非线性和几何非线性问题，建立透镜式薄壁管缠绕收展过程的数值模拟三维模型，细化研究缠绕分析策略及步骤，对缠绕收展过程力学特性、材料性能、机构工作性能进行了深入研究。首先采用静力非线性算法实现了薄壁管缠绕收展一周的数值分析，进一步对复合材料薄壁管不同材料参数（铺设角度、层数、厚度）和不同几何参数（卷轴直径、管圆弧直径、扁平率）下整体缠绕过程进行了数值模拟分析，并比较分析各种参数下的力学特性，得到各种参数下薄壁管缠绕过程应力、应变变化规律、能量以及缠绕弯矩;然后采用显式动力积分算法对薄壁管的缠绕收展过程进行分析，详细比较不同缠绕角速度下结构动力学特性，并比较两种方法的异同;最后建立3米太阳翼模型，评估采用薄壁管支撑太阳翼的收展动力学、运动学特性，深入研究结构的工作性能。　　 第三，对复合材料参数、薄壁管段压扁过程、薄壁管缠绕过程进行了系统试验，并与数值计算进行比较分析。试验内容包括:测试复合材料参数，并采用复合材料力学理论进行计算验证分析;对薄壁管段压扁过程力学特性进行试验;测试薄壁管缠绕过程材料应变及缠绕弯矩;进而对试验测试结果与计算分析结果进行对比分析。试验结果表明:第二章、第三章中给出的数值模拟方法及建模策略切实可行，其分析结果可靠;非线性静力算法可以很精确得到复合材料各层的应力、应变特征，利用能量原理可以得到薄壁管的缠绕弯矩;显式动力积分算法的缠绕角速度大小对计算结果有一定影响，但模拟角速度与实际缠绕速度相差10倍之内时，缠绕速度对计算结果影响不大，计算结果符合工程误差限值。　　 第四，首先分析透镜式薄壁管的自振特性，得到自振频率及振型，进而对悬臂状薄壁管的自振特性进行试验。结果表明:悬臂状薄壁管模态测试采用能量较小声波激励无法得到正确的测试结果，采用高能量激振器激励可以得到精确的结果，复合材料薄壁管模态测试结果与计算吻合，进而对影响薄壁管模态的参数进行比较分析。　　 第五，首先分析了薄壁管在轴压下的线性屈曲临界载荷，采用以特征值屈曲分析所得到的结构整体屈曲形式，按屈曲模态的形式乘以一个系数给薄壁管施加初始几何缺陷，能很好地解决薄壁结构后屈曲分析时的初始缺陷植入问题。进而采用非线性方法计算结构屈曲临界荷载，并进行试验验证，最后进行比较分析确定施加初始几何缺陷的方法和系数，评估薄壁管临界屈曲载荷大小。　　 第六，采用非线性静力算法对盘绕式伸展臂的收展过程进行数值模拟分析，建立盘绕过程三维模型，研究其分析策略及步骤，得到合理的分析方法。分别采用转盘联动和转盘自由两种方法实现伸展臂盘绕收展过程分析，得到盘绕过程纵杆应力、应变、盘绕弯矩及能量特征，进而对伸展臂参数进行分析，得到各参数的影响。　　 论文最后对本文的研究成果进行了总结，并指出了今后的研究方向。