随着航天事业的发展,航天卫星要完成许多复杂而艰巨的太空任务,太阳能电池阵作为卫星上重要的装置,可为卫星在轨工作提供所需的电能。太阳能电池阵由数块太阳能帆板和若干展开机构组成,展开机构驱动太阳能帆板展开成太阳能电池阵。目前的展开机构大都只具有展开功能,并且结构复杂,还需要另设锁定机构实现太阳能帆板的锁定到位,所以研制轻质量、小体积、高刚度、多功能的展开机构成为一项重要的研究工作。带簧作为一种弹性薄壳构件,可依靠其收拢时集聚的弹性应变能实现自动展开,展开后又可依靠自身刚度实现锁定。这一特殊的力学性能使其在航空领域中备受青睐,被广泛应用于一些航天可展结构中。本文将带簧应用于太阳能帆板展开机构,并对该展开机构进行了设计与分析。基于展开机构在航天领域的研究现状,以及带簧构件的应用,本文的主要研究内容如下:首先,基于弹性薄壳理论和屈服理论,运用ABAQUS软件对带簧构件的材料属性和力学性能进行研究,从临界弯矩、稳态弯矩、最大应力三个方面研究各项几何参数对带簧正向弯折和反向弯折性能的影响,找出了各几何参数对带簧弯折性能的影响规律,对比了正向弯折与反向弯折,获得反向弯折性能要明显优于正向弯折这一重要结论,为展开机构的设计提供重要参考。其次,基于数量、带簧开口方向等设计原理得出若干展开机构的设计方案,经有限元法对可行方案对比分析,获得结构简单、轻质节能的最佳设计方案-“面对面式”双带簧展开机构。再次,设计并搭建了“面对面式”双带簧展开机构的专用力矩测试实验系统,完成展开机构展开过程的弯矩值动态测量,获得弯矩-展开角度间关系曲线,并将实验结果和有限元分析结果进行对比,证明了前述展开机构的有限元分析方法是正确有效的。最后,建立了展开机构连接太阳帆板的模型,运用动力学隐式分析方法对展开机构驱动太阳能帆板展开过程进行仿真分析,获得帆板在展开过程中的系统应变能和帆板加速度随展开时间的变化曲线,并对展开机构驱动太阳能帆板展开过程进行了实验验证。获得展开过程的最危险频率值,为下一步设计完善奠定了基础。