杨 慧，王金瑞，刘荣强，王 劲

(1.安徽大学 电气工程与自动化学院，安徽 合肥 230601；2.哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；3.中国人民解放军32382部队，河南 新乡 453000)

0 引言

由于运载火箭的存储能力有限，大型空间结构如太阳帆、反射器天线和薄膜天线等可展开结构的使用越来越多[1-3]。这些结构在发射前可以封装成小体积，在工作状态下可以逐渐展开形成一个大型的宇航结构[4-5]，薄壁弹性杆能实现自身大挠度变形后恢复的特性，是开展大型空间结构的解决方案之一。

可展开机构在航天任务中起着重要的作用，它的顺利展开标志着空间任务的成功，超弹性杆作为组成可展开机构的骨架，需要对其各方面性能做详细的研究。Kwok等[6]详细研究了带簧在空间结构中作为展开机构的折叠和展开过程中的黏弹性，分析了在不同温度和应变折叠速率下的力学特性。Seffen等[7]推导了带簧在弯曲时弯矩和曲率的关系表达式，提出了临界弯矩和稳态弯矩的概念。北京航空航天大学白江波等[8]对真空环境下的可展开复合臂进行热分析，并用试验验证了仿真模型的准确性。Stabile等[9]对C形杆的缠绕进行了仿真分析，得到了C形杆能折叠的最佳形状。安徽大学杨慧等[10]采用响应面法对C形杆的参数进行优化设计。在航天任务中，可展开臂需要具有体积小、重量轻、收展比大、厚度薄[11]等优点，优化可以很好地解决这些方面的要求[12]。上海交通大学陈务军等对豆荚杆不同材料参数(铺设角度、层数、厚度)[13]、不同几何参数(卷轴直径、肋圆弧直径、扁平率)[14]和不同拉伸力、缠绕速度下整体缠绕过程进行了数值模拟分析。……