双稳态壳结构可以在伸展和卷拢两种状态下均保持稳定，作为一种新型可展开结构，其在航空航天和机械等领域具有广阔的应用前景。本文研究了各向同性柱壳的双稳态特性。对具有初始应力的弹性柱壳、双层柱壳以及具有残余应力的理想弹塑性材料的柱壳的双稳态特性进行了理论分析，并采用ABAQUS软件对结构双稳态过程进行了数值模拟。表征结构双稳态特征的卷曲半径的理论解和数值模拟结果相吻合。论文的主要工作和结论如下：　　 对于各向同性弹性柱壳，建立了各向同性弹性柱壳的力学模型，基于最小势能原理导出了柱壳实现双稳态的条件。结果表明，对于存在初始应力的柱壳，当初始应力满足一定条件时，柱壳具有双稳态特性，且两个稳定状态对应的曲率方向相反，这与一般反对称铺层复合材料层合壳双稳态曲率方向相同的情况不同。然而，对于无初始应力的柱壳，虽然变形过程中有两个平衡状态，且第一个平衡状态为柱壳的稳定平衡状态，但第二个平衡状态为不稳定平衡状态，即表明柱壳结构不存在双稳态，这与已有结论吻合。　　 进一步，研究了壳体的边界效应的影响。结果表明，计及边界效应的壳体其第二个稳定状态对应的卷曲半径将变大，且更接近数值模拟的结果。壳体圆弧圆心角较小时，边界效应的影响相对较大。　　 同时，对于由两个不同曲率的柱壳合成的双层壳，已有的实验证实了其具备双稳态特性。本文建立了预应力影响的双层壳的双稳态模型，获得了结构应变能的表达式，计算证实结构存在双稳态。通过与数值模拟结果比较，验证了理论模型的正确性。　　 对于理想弹塑性柱壳，通过将各向同性壳弯曲至屈服状态，建立了有残余应力的柱壳模型。分别采用全量理论和增量理论，推导得到了柱壳变形过程中的应力及应变能的解析表达式，运用得到的应变能可确定柱壳存在两个稳定状态。通过与数值模拟结果的比较可知，基于全量理论和增量理论的模型均能反映结构的双稳态特性，但利用后者能够更准确地预测两个稳态对应的卷曲半径的大小。　　 本文的理论模型和结果可应用于具有双稳态特征的各向同性材料制成的薄壳结构的设计中。