形状记忆复合材料是智能材料的一种,可以对外界的激励产生响应,发生主动的变形回复。基于形状记忆聚合物复合材料的空间充气支撑结构,将空间充气结构的大收纳比以及形状记忆复合材料展开后刚度大的优点结合在一起,在工业、军事以及航天领域有着广阔的应用前景。本文面向形状记忆聚合物复合材料在航天领域应用,对基于形状记忆聚合物复合材料的空间充气支撑结构开展研究。本文在形状记忆复合材料进行力学性能分析的基础上设计、制作空间充气支撑结构,分析其在升空过程中的振动以及部件的最大应力,之后利用仿真并结合实验分析结构在加热过程中温度场及加热过程中的温度变化。本文的研究内容如下:(1)通过拉伸实验分析所选材料的力学性能、通过DMA测试及固定率实验分析结构的玻璃化转变温度及其在不同温度下的固定性能。(2)设计空间充气支撑结构并对空间充气支撑结构进行振动仿真,分析结构在展开状态和未展开状态下的模态及基频、分析当结构在未展开状态下的振动性能及最大应力,其中包括正弦扫频的鉴定级和验收级仿真、随机振动的鉴定级和验收级仿真。(3)对空间充气支撑结构进行流体仿真,通过稳态分析得到变形区温度的主要影响因素,优化并得到较好的输入参数;通过瞬态仿真计算得到结构在不同输入条件下升温过程、温度分布。(4)制作空间充气支撑结构并对制作的空间充气支撑结构进行加热展开实验,得到结构在展开过程中的展开时间、展开角度以及变形区的温度。最后进行空间充气支撑结构加热后的快速冷却刚化实验。