推进剂金属膜片贮箱是空间飞行器上主要的驱动系统。工作时,在外部气压作用下金属膜片从边缘处开始翻转,挤压液体燃料将其排出,为外部装置提供驱动力。因此,金属膜片的翻转直接影响飞行器的使用寿命。由于金属膜片翻转试验代价太高,在工程应用中不可能通过做大量实验来验证,往往依靠数值模拟的方法经验性地获得膜片翻转时的数据。因此,采用简单有效的数值计算方法可靠地模拟金属膜片的翻转过程对于推进剂贮箱的设计和应用具有重要的意义。本文采用有限元方法,系统地研究了推进剂贮箱金属膜片的翻转过程,并对金属膜片进行了优化设计。全文共分为四章,第一章主要介绍了推进剂贮箱的研究现状,以及有限单元法在弹塑性问题中的应用。第二章主要介绍了塑性变形的相关理论和有限元分析问题的基本步骤。第三章建立了推进剂贮箱金属膜片的二维壳单元和三维壳单元模型,分别对膜片变形进行研究,得到膜片总体变化规律。第四章建立了贮箱金属膜片整体三维壳单元模型,在均布压力载荷作用下对金属膜片厚度进行了优化设计并得出了最佳厚度分布规律。随后,在最优厚度分布规律的基础上,研究了膜片在液体过载的情况下变形规律。最后在不考虑液体过载情况下对带有锥柱段的膜片翻转进行了模拟,观察其翻转变形规律。