空间充气展开技术是一项新技术,在构建大型空间结构方面具有非常独特的优势。空间充气展开结构通常由复合薄膜制成,具有超轻、折叠体积小、制作成本低和很高的展开可靠性等显著优点,是超大型空间结构的发展方向。充气展开支撑管是一维展开结构,是空间充气展开结构的基本构件和重要组成部分,对其进行研究具有很大的意义。 本文研究的充气展开自硬化支撑管由层合碾压铝箔薄膜和弹簧卷尺制作而成,构成管壁的层合碾压铝箔薄膜材料具有充气硬化的特性,粘贴在管壁内侧轴线方向的弹簧卷尺则是承受荷载的主要构件。充气展开自硬化支撑管具有制作简单、强度高、费用少、质量轻、折叠体积小等优点,而且其硬化方法简单、可靠。 本文首先通过查阅国内外大量相关文献,介绍了充气展开技术的优点,对充气展开结构在国内外的发展应用情况进行了总结,并预测了充气展开结构的发展前景。然后介绍了目前国内外发展起来的各类一维展开支撑结构,包括机械展开支撑结构和充气展开支撑结构;通过对比选择,阐述了本文研究的充气展开自硬化支撑管所采用的结构方案,并对材料参数、几何参数、性能指标参数进行了归纳。对充气薄膜圆柱管的极限弯矩表达式进行了推导,根据材料的不同力学模型假设,得出了两个不同的极限弯矩表达式。对充气展开自硬化支撑管的各个结构参数进行研究,确定了层合碾压铝箔薄膜的充气硬化气压,确定了弹簧卷尺截面各个参数的最优值。制作了层合碾压铝箔薄膜充气展开/硬化支撑管和充气展开自硬化支撑管模型,对其制作工艺作了研究,并进行了力学分析。 最后总结了充气展开结构展开控制的必要性及其要求,介绍了一维展开支撑管的多种展开控制方法及其装置。研究了本文制作的充气展开自硬化支撑管的展开控制所采用的展开控制方法,即通过在充气展开自硬化支撑管的外壁粘贴尼龙搭扣进行展开控制。通过实验验证了其可行性,并提出了一种模拟充气展开自硬化支撑管展开过程的数值方法。