空间充气展开天线具有重量轻、折叠体积小等显著优点,在空间结构领域有广阔的应用前景.充气展开折叠管是充气天线的支撑部件,折叠管的充气速率、折叠段数和充气部位等对充气天线展开的可靠性和稳定性有决定性的影响.因此,模拟折叠管充气展开过程并对其结果进行研究为最终实现控制展开是非常有意义的.由于重力和大气压力的影响,充气结构的地面试验很难反映太空的实际工作环境,微重力和真空环境也很难同时实现,而且大型充气结构的展开空间试验花费昂贵,所以试验必须辅助以计算机模拟,从而预报展开过程.要模拟折叠管充气展开这一动态过程,并研究折叠管受充气速率、折叠段数和充气部位的影响程度,那么,首先要解决充气管在展开过程中出现的大位移、大转动以及管内部气体的流动和管外壁之间的相互接触等典型非线性动力学问题.该文通过反映充气展开物理过程的五个连续介质力学基本方程,结合力边界和位移边界条件以及初始条件建立其控制方程,然后对其进行了有限元离散化处理,阐明了充气展开模拟所需要的数学和力学理论基础.然后,运用控制体积法,把折叠薄膜圆柱管离散为一系列相互连接的腔,基于LS-DYNA970中的Airbag模型,建立了折叠薄膜圆柱管有限元模型,单元采用全积分的膜单元,薄膜圆柱管折叠处采用隔膜模型模拟.运用分段模拟方法成功地对折叠薄膜圆柱管充气展开过程进行模拟,并研究了充气速率、折叠段数、充气部位等对其展开过程的影响,最后给出了在上述不同工况条件下折叠薄膜圆柱管动能、自由端速度和加速度等分析结果.通过对模拟分析的研究,得出了以下结论:在折叠管充气展开过程中,其展开速度是先增大后减小,充气速率越大,速度峰值越大;并且在此过程中存在加速度的波动以及尖锐的加速度峰值等,这些结论对有折叠管充气展开系统的设计具有一定的指导意义.