航天推进剂贮箱是航天器(卫星、火箭、导弹等)的重要部件，主要用于贮存并按工作要求向发动机提供推进剂。金属膜片式贮箱是一种适于空间工作的推进剂管理装置，具有结构简单、质量轻、流量可调范围大和质心稳定等优点，广泛应用于变轨和姿态调整频繁、对机动性要求高的航天器上。金属膜片(以下简称膜片)是金属膜片贮箱的主要工作部件，膜片翻转变形失效将会导致航天器发射失败、卫星调姿失败等严重后果，因此很有必要对膜片翻转变形过程和翻转变形可靠性进行研究。　　目前，文献中关于膜片翻转变形过程的三维数值模拟研究均未考虑贮箱底座约束对膜片翻转变形影响。当膜片变形越过预弯边后，翻转的膜片会逐渐与贮箱底座发生接触，因此在进行数值模拟研究时，应将贮箱底座约束对膜片翻转变形的影响考虑进去。本文在此基础上研究了膜片的翻转变形规律，并对膜片翻转变形的可靠性进行了分析。　　本文主要研究内容如下：　　(1)运用MSC.Marc非线性有限元软件，建立膜片变形体和贮箱底座刚性体之间的接触关系，对半球形膜片(纯铝)从上半球位置翻转到下半球位置的弹塑性大变形过程进行了数值模拟，总结出了考虑贮箱底座约束的膜片翻转变形规律；　　(2)将贮箱推进剂排空率和贮箱容积作为试验指标，将膜片的设计参数(厚度、公切线锥角、圆弧段半径、预弯边半径、公切线长和弹性模量)为试验因素，考虑贮箱底座约束对膜片翻转变形的影响，对膜片翻转变形进行了六因素五水平的正交试验设计并加以实施，对正交试验结果进行了基于综合平衡法的两指标直观分析；　　(3)以正交试验结果数据为基础，拟合得到了推进剂排空率与膜片设计参数之间的二次多项式响应面函数；将推进剂排空率作为可靠性评价指标，以膜片设计参数作为可靠性随机变量，进行了基于响应面法的膜片翻转变形可靠性分析，计算得到了在给定推进剂排空率下膜片翻转变形的可靠度，提出了膜片设计的改进意见。