本文在双层环形桁架的基础上,结合张拉整体结构“质量小、刚度大”的优点,对双层环形桁架结构进行了设计。通过杆索替换的方法来达到结构高刚度,轻质量的要求。基于遗传算法优化,选取新型索杆式环形桁架可展天线的结构参数,并根据新型索杆式环形桁架的展开原理设计展开机构。然后对新型环形桁架结构的索网进行构型设计和预应力优化。最后,根据机构设计方案,研制样机并对样机进行展收和刚度试验,验证理论分析可行性,具体内容如下:确定杆索替换方案。首先,在保持结构一致性的基础上,对原有桁架“去杆”并进行频率分析,确定出布索的基础结构。其次,提出了全索式和杆索混合式两种不同类型的方案,且每一种类型中又包含不同的详细替换方案。最后,通过Abaqus软件进行各方案的振动分析,对各方案结构的比频率（基频与质量的比值）和结构基频进行对比分析,确定最优方案。确定样机的结构参数。首先,通过建立新型环形桁架的数学模型,确定桁架单元的节点坐标和各构件长度,推导出整个索杆式环形桁架的总质量。其次,通过多因素多水平的正交试验设计和响应面分析法推导出与优化参数相关的基频代理模型,以基频代理模型与索杆式环形桁架总质量之比为目标函数,通过遗传算法逐代寻优求解出最优结构参数。最后,根据新型环形桁架的展开原理设计展开机构。分析索网构型与预应力优化。首先确定索网的网格划分形式和索的等分段数。其次,根据索网抛物面方程计算出索网节点坐标。根据节点划分规律建立节点坐标矩阵、连接矩阵,并通过Matlab编程画出完整索网结构的几何模型。接着,对完整索网结构受力分析,求得索网结构的平衡矩阵。根据索网结构中自由节点、约束节点和边界索的数目,对平衡矩阵重新求解,并对新的平衡矩阵求秩,得到整个索网结构的自应力模态数s和位移模态数m。然后,根据几合稳定性判据,通过s和m对索网的几合稳定性进行判定。最后,通过遗传算法,以节点所受合力分量最小为目标函数对前索网部分索段和部分调节拉索进行预应力优化求解。样机研制与试验。根据展开机构设计方案研制样机,对样机进行展收试验和刚度测试试验,并与理论分析进行对比验证。