柔性结构在航天工程中有着重要作用,可广泛应用于卫星天线、卫星遮光罩、星际车、大型太阳帆等。由于储藏空间有限,柔性结构需要折叠,由折叠态至工作态展开过程复杂,并易发生缠绕等问题,其展开结构的设计及过程的预测对太空结构的工作性能起决定性作用。对此,本文提出了分组件结构设计,分阶段展开设计的防缠绕设计思路,依据两种设计思路分别设计了大型矩形平面薄膜天线阵与两阶段展开太阳帆,给出了多种结构方案与展开方案。对于这种平面柔性结构的展开分析和预测,提出一种改进的弹簧-质点分析模型,并考虑了折痕刚度,利用自编软件对两阶断展开太阳帆进行了展开过程仿真,并制作小模型及试验进行了验证。本文首先对平面柔性可展结构的应用情况及研究现状进行了回顾,对太空失重下的大型太阳帆等柔性结构的结构形式、展开方式及分析建模方法进行了总结。讨论了从结构元素分解及整合角度的多组件设计及分阶段展开设计的必要性。并对一种较为新颖的离心旋转展开结构进行了探讨,分别从方案、组成及材料、设计方法、分析建模和展开动力特性等角度对这种展开方式的研究现状加以回顾。对现有柔性结构展开过程易产生的缠绕卡死等问题,讨论了缠绕产生的原因,并提出防缠绕设计的原则。根据该原则提出两种设计思路：多组件设计方法的结构设计思路及分阶段展开的展开设计思路。对多组件设计方法,从工程项目背景出发,以大型矩形薄膜天线的结构方案概念设计为例,针对长宽比超限的薄膜天线,分别通过充气管、索、膜等组件集成设计了的四种改进式可展矩形薄膜天线。利用分阶段展开设计的思路进行了两阶段展开太阳帆的结构设计及展开设计。设计了一种以中心鼓、限位装置、平行折叠薄膜组成的两阶段展开式太阳帆。依据展开驱动力的不同,设计了两阶段充气展开太阳帆及两阶段离心旋转太阳帆两种方案。对两种方案设计了不同的折叠方式并制作了两种折叠方式的折纸模型,并说明了两种方案的驱动方法。对分阶段展开设计方法,以大型平面太阳帆为例,提出了一种两阶段展开式太阳帆,设计了离心旋转或充气张拉的展开方式。对不同形状的薄膜结构,通过平行折痕折叠的方式,实现两阶段展开。并进一步讨论了实现这种展开方式的关键技术,简单介绍了第一阶段边框张拉和离心旋转两种展开的理论依据。对两阶段展开结构的第二阶段展开分析,提出通用的折叠方式和拓扑关系；分析展开过程中的折痕特性,在弹簧质点系统的基础上通过考虑折痕的效应提出了一种基于折痕特性的改进的弹簧质点分析模型,并对折痕刚度和运动方程进行了理论推导,得到理想折叠下的展开过程的质点运动轨迹。对非理想折叠下有空隙态的展开,自编FORTRAN程序进行展开过程仿真。分别分析了两种展开方式的力学原理,建立展开方式的力学模型。并利用折痕-质点模型进行展开的模拟与分析。对比了弹簧-质点系统模型与折痕-质点模型间的计算效率,指出折痕-质点模型的优越性。分析两种展开方式的展开过程及力学、运动参数,非理想折叠的展开过程与理想折叠展开轨迹基本符合,验证了模型的正确性。分析了两种展开方式的展开参数。采用MYLAR薄膜与小电机、吸管等进行了简单的小模型制作,并进行了离心旋转展开试验验证,通过展开过程截图验证了展开的两阶段性。最后对折痕-质点模型的应用进行了讨论,对未来该类结构的展开建模、分析给出了意见及展望,拓展了弹簧质点模型的应用范围。