可展结构是20世纪六十年代发展起来的一种新型空间结构,该结构使用时展开、不用时可折叠收起。可展结构由于折叠后体积小、展开方便,而日益受到重视,并逐渐应用于建筑和航天领域。但在建筑领域的工程应用在国内还很少见,有必要展开相关研究。本文选取剪铰式可展结构和索杆式可展结构为研究对象,围绕可展结构的几何构成及其力学性能展开分析,运用有限元程序ANSYS作为分析手段,模拟了可展结构的折展过程并分析了不同荷载作用下的力学性能。本文共分四章,从几何构成和力学性能等方面对可展结构进行研究。第一章对国内外可展结构的研究现状进行了总结,总结内容包括理论研究部分和工程实践部分。第二章对可展结构的几何设计进行了研究,并在几何成型可行的基础上进行了展开过程的计算机模拟。几何设计是结构设计的基础,几何设计用以保证自由折展的实现。第一步,本章先分析剪铰结构和索杆结构的几何性质以及能够使结构自由折展的几何限制条件。第二步,设计可展结构的展开模型:模型设计要能使机构平滑展开,使其到达指定位置以后变为结构,能够承担荷载并完成使用功能。第三步,针对两种形式的可展结构设计算例:先给出了模型的折叠、展开方式,然后用有限元程序通过施加强迫位移来实现结构折展过程的模拟。本章通过折展过程的动态模拟,验证了几何关系和结构设计的正确性,对工程实践的施工也有一定的指导意义。第三章进行了剪铰式可展结构的力学性能研究。本章选取合适的剪铰结构模型,改变不同参数,通过大量计算分析,计算出参数变化时的挠度、应力、弯矩等指标。总结出网格高度、网格尺寸、大小变化、高跨比等参数变化对结构力学性能影响的规律。得出结论,高跨比增大时,结构应力增大弯矩减小;长宽比增大时,结构应力弯矩都增大。满跨荷载和铰支座使得结构偏于危险。然后比较剪铰式可展结构和普通的网架结构的区别,便于在不同情况下选用合适的结构模式,供工程实际参考。第四章进行的是索杆结构的力学性能研究。由于索杆结构的主要工作环境是太空,故而影响其工作的控制荷载主要是动力,对结构会产生动力响应。本章重点研究不同参数变化时结构的动力学性能。首先选取适当索杆结构模型,改变各跨度、单元尺寸、杆直径、索直径、预应力等各种参数,然后进行模态、简谐荷载下的频率响应分析、冲击荷载的响应分析。得出结论,模态分析时,跨度、管径、单元尺寸增大,频率减小,索截面增大,频率增大;对于频响方面,响应随结构跨度和单元尺寸增大而增大,随着管径增大而减小。对于冲击荷载作用下,随着单元尺寸、管径和跨度增大,响应增大,索截面增大,响应减小。并把冲击响应与静力响应进行比较,供工程设计参考。