金属隔膜作为隔膜贮箱的核心部件,其正常工作对实现推进剂的有效管控起着至关重要的作用,推进系统对金属隔膜的翻转性能有很高的要求。掌握隔膜的翻转特性是提高其性能的重要条件,所以,对隔膜翻转过程进行仿真分析的工程价值尤为明显。本文采用通用有限元软件MSC.Patran/Marc,基于参数化模型,对不同构型金属隔膜的翻转过程开展了系统、全面的仿真分析,对失效机理进行探讨研究,归纳了不同构型隔膜的翻转特性,主要研究内容如下:研究了利用有限元软件MSC.Patran的二次开发语言PCL(Patran Command Language)对不同构型隔膜进行参数化建模的技术方法。在此基础上,编制相关参数化建模程序,结合C#编程语言,开发了金属隔膜设计分析软件和金属隔膜贮箱设计分析软件。实现了相关产品设计和分析的高效快速进行,大幅提高结构分析工作效率。研究了球形隔膜翻转过程。结果表明:对于球形隔膜,预翻边与顶部圆弧连接处是结构设计的重点。变厚度设计优于常厚度设计;隔膜厚度的增加能够提高翻转稳定性,但效果非常有限,同时会使得屈服载荷随之增加,初始屈服载荷随隔膜厚度的增加具有明显线性关系。研究了锥柱形隔膜翻转过程。结果表明:锥柱形隔膜显著提高了推进剂携带量,翻转难度也明显高于球形隔膜,但仍然可以通过合理优化设计实现有效翻转。厚度的增加可显著提高锥柱形隔膜翻转稳定性,同时使得屈服载荷提高,初始屈服载荷随厚度的增加具有明显线性关系。锥角参数变化对屈服载荷影响微小,可忽略不计,但锥角增大会显著提高翻转难度,建议采用小于80°的锥角设计。研究了顶部凹陷形隔膜的翻转过程。结果表明:顶部凹陷形隔膜翻转难度最大,极易出现偏心等失效现象,建议采用翻转难度相对较低的纯铝材料作为顶部凹陷形隔膜材料。厚度对顶部凹陷形隔膜翻转的影响与锥柱形隔膜一致。凹陷深度的增加可以改善偏心现象,但效果有限。凹陷深度的变化不会影响后屈曲过程的屈服载荷,但初始屈服载荷会随着凹陷深度的增加而线性减小。锥角对顶部凹陷形隔膜的影响与锥柱形隔膜一致,建议采用小于80°的锥角设计。