大型充气空间结构因其质量轻、制作成本低、折叠体积小和展开可靠性高等突出优点被广泛应用到航空航天中。充气展开空间结构可用于构建充气式空间可展开天线、空间居住舱、充气支撑管等。随着空间结构的展开,充气薄膜结构将经历大范围刚体转动与大弹性变形的刚柔气耦合动力学问题,因此包含了多学科内容。此项研究结合流体动力学和结构动力学知识,建立充气展开模型,掌握薄膜充气展开过程中的规律,为充气展开空间结构的设计、展开动力学分析等方面提供理论依据。研究表明,绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF)能够精确的描述柔性构件大转动、大变形的动力学特性。在前人的研究中,采用绝对节点坐标方法对柔性构件进行建模,通过Lagrange乘子将约束方程引入系统动力学方程,并采用隐式解法对其进行求解,即可对多柔体系统的动力学特性进行分析。但该方法与光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法结合,对充气薄膜空间结构展开过程的研究尚未见到相关文献报道。据此,本文的研究内容如下:1.本文首先阐述了光滑粒子流体动力学方法基本理论和绝对坐标方法单元类型。自然坐标方法、绝对节点坐标方法、SPH方法分别对充气薄膜空间结构中的刚体、薄膜与气体建模;对于固壁边界条件,采用镜像粒子法减少边界附近粒子积分近似缺陷并阻止内部粒子对边壁的非物理穿透;对于柔性边界条件,引入SPH虚粒子并嵌入在与气体接触的ANCF薄膜单元内,以传递气体粒子与薄膜结构间的相互作用力。2.根据气固耦合的弱形式理论,流体力学Navier-Stokes(N-S)方程与刚柔耦合系统动力学方程交替求解,其中系统动力学方程采用Generalized alpha方法进行求解,流体力学N-S方程采用预估校正方法进行求解。3.基于上述方法研究,利用FORTRAN语言编写程序,分析气缸内气体压缩、平面气囊充气展开和螺旋卷曲充气圆管展开动力学问题,分析结果验证了本文所提方法的可行性与正确性。