本文以高精度大型可展开式索网结构天线尺寸稳定性为应用需求背景,利用热机械载荷试验装置,研究了T700碳纤维张力索在20 N~80 N循环加载条件下的应变弛豫变形规律和在-150°C~+150°C热循环条件下的热膨胀变形规律。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)以及X射线衍射仪(XRD)等分析了张力索变形前后的微观结构,测试了张力索的应变弛豫激活能,探讨了张力索的微变形机制。循环加载应变弛豫试验结果表明:T700碳纤维张力索循环加载卸载曲线不重合,应力-应变曲线呈典型的滞后环状,随着循环加载次数和温度的增加,迟滞环逐渐右移。在水介质中应变弛豫应变量最大,而在真空环境中应变弛豫量最小。循环加载卸载过程中存在着明显的内耗,内耗值随循环加载卸载的次数的增加快速下降。在空气和真空环境中,-150°C时张力索的内耗值最小,25°C时的内耗值则最大。另一方面,试样的加载名义模量和卸载名义模量也呈现随循环加载卸载的次数的增加而不断增加的趋势。对比不同温度条件下的加载名义模量和卸载名义模量发现,-150°C时张力索的加载名义模量和卸载名义模量最大。通过试验数据拟合计算可知,碳纤维张力索在空气和真空环境中应变弛豫的激活能分别为1.52kJ/mol和1.36kJ/mol。T700碳纤维张力索应变弛豫的机制是张力索内碳纤维丝间受力不同步、不均衡并受纤维丝内偶极间弱结合力作用控制。热膨胀试验结果表明:T700碳纤维张力索在-150°C~150°C范围内具有明显的负膨胀特性,在升温阶段和降温阶段的应变变化量并不一致。试样的微应变-温度曲线呈明显的迟滞环状,在热循环次数相同条件下,试样的热膨胀系数随载荷的增加而逐渐减小。在试验载荷相同的条件下,试样的热膨胀系数随热循环次数的增加而逐渐增大。经湿热空气和真空紫外辐照作用后,T700碳纤维张力索的热膨胀系数基本没有变化,而经电子辐照后的试样的热膨胀系数则略有降低。张力索热膨胀的变形量中,20 N载荷时蠕变的变形量约占2.48%,60 N载荷时蠕变的变形量约占12.86%。导致T700张力索试样热膨胀系数下降的主要原因是试样的结构有序度和取向度的略微增加。