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可展结构是一类可以自由地大尺度改变几何构形的结构。它们可以从体积较小的闭合或者收缩状态变换到开启或者展开状态。相对于传统结构而言，可展结构具有建造速度快、施工方便等优点，而且便于运输和存储，可反复使用，因而在民用、军事、航天等领域被广泛应用。
本文针对可展结构的共性问题及关键技术，采用理论分析、数值模拟、物理模型实验相结合的研究手段，对多种新型可展结构的几何构成、运动过程以及受力性能进行了深入的研究，具体研究内容及成果包括:
(1)结合螺旋互易定理，利用两个连杆公共节点处约束螺旋相等，证明了Hoberman连杆机构、交叉以及非交叉成角度剪式单元的可动性。随后，利用剪式单元组成连杆机构体系，其自由度为体系约束方程Jacobian矩阵的零向量空间数量。在对由Hoberman剪式单元组成的径向可开启平面结构进行运动特性分析的基础上，深入研究了体系闭合后的受力性能以及开启闭合过程中的受力性能。
(2)依据平面四连杆机构的运动规律，提出了一类可应用于开启式屋盖的折叠网架体系，分析了屋盖体系在完全闭合状态的受力性能，并对体系的运动过程进行了深入的研究。同时研究了四连杆机构运动过程数值模拟中的运动奇异点问题，采用坐标转换矩阵法对连杆机构的连续运动进行模拟计算，对于体系在一般位形时采用一阶分析，即传统的算法，并利用预测——修正方法进行计算;在结构的分歧点引入了高阶方程来求解结构体系下一步可能的运动路径。
(3)从能量的角度出发，建立了基于梯度优化的索杆体系找形方法。利用Lagrange乘子法将约束条件添加到目标函数中，并应用梯度法进行优化，从而得到考虑约束条件索杆张力结构的形状。在给定初始条件下，该方法可以找到同时满足能量最小和一定形态要求的索杆张力体系。提出了两种折叠索穹顶方案，并以体系刚度最大、预应力分布均匀以及拉索受拉、压杆受拉为目标函数，利用优化方法寻找自应力模态组合系数。
(4)分别基于CP和DP索杆单元，提出了新型索杆式折叠网格体系，给出了关键节点的设计方案，利用模型试验验证了理论分析的正确性。利用有限元软件分析了两种体系在完全展开状态下的受力性能，针对两种常见的荷载工况:满跨均布荷载和非对称荷载，分析了结构的构件内力和节点位移随荷载变化的规律。另外，为了深入理解预应力水平、温度变化以及拉索破断等参数变化对结构的影响，本文还对新型索杆式折叠结构进行了参数分析，得出了一些有益的结论。
(5)针对传统销接节点连接平面四连杆机构时出现的拓扑干涉问题，给出了板壳之间连接滚动节点的设计方案，并提出了一种折叠板开合屋盖体系。利用大型商用软件Pro/Engineering模拟滚动节点及其连接四连杆机构的运动过程，从而验证了理论分析的正确性。并对滚动节点连接四连杆机构的运动学进行了研究。
(6)以球面四连杆机构为基本单元，提出了一种环向运动的开启屋盖体系。首先推导了球面四连杆机构的闭合方程，讨论了球面四连杆机构的两种组合方式，并对其运动过程中的几何特性进行了分析。然后针对折叠体系的特点，给出了不考虑连接方式的折纸模型以及滚动节点连接模型的设计方案，并制作了相应的物理模型。通过物理模型验证了提出的环向开启屋盖体系是可行的。
(7)利用两种改进的Miura折纸模型——变角度Miura折纸模型和变长度Miura折纸模型，制作成在运动过程中具有一定曲率的折叠体系，并结合球面三角学理论对四折痕折纸单元进行研究，将所推导的公式应用于两种折叠体系的运动过程研究中。针对基于六折痕折纸单元柱面壳折叠体系的特点，讨论了折纸单元顶角、三角板数目等对体系折叠过程的影响。
(8)建立了双稳态杆件主要受力元件的受力模型。分别利用Mises桁架模型、曲梁（浅拱）模型来模拟双稳态杆件的受力元件，浅拱模型中考虑了屈曲前非线性对浅拱失稳的影响。对于Mises桁架模型，通过体系的总势能对桁架顶点坐标取驻值求得非线性平衡方程;对于抛物线形三铰浅拱模型，利用能量方法推导其平衡方程、失稳临界荷载的求解公式以及失稳后拱的平衡方程，从而求得其受力的全过程反应。并讨论相邻杆件刚度对其受力性能的影响。
(9)将常规剪式单元的销接节点改为铰接节点，将增加其组成体系的自由度，从而可以使体系运动至多个几何状态，然后通过施加外部约束，使这些构形成为可以承受外荷载的稳定状态。本文通过设置拉索的方式，在体系运动到设计状态时刚化体系。研究了索杆式多稳态体系的几何构成，并对其自由度、几何设计以及运动过程进行了深入的分析。
(10)利用拉索长度的变化规律，得到了多稳态滚动节点运动过程中的受力性能，并讨论了不对称构形以及倒角对节点受力性能的影响。分析结果表明节点的不对称构形增大了运动过程中拉索的索力和节点所承受的弯矩，而棱柱体的倒角则降低了拉索的索力和节点承受的弯矩。
本文最后对研究的内容及成果作了系统总结，提出了以后亟待解决的若干其它关键问题及进一步的研究方向。