可展结构(Deployable structures)是20世纪六十年代诞生而发展起来的一种新型空间结构。近十多年来,可展结构在剑桥大学和NASA等科研单位的推动下得到了较大的发展,可展结构的展开方式,由初始阶段的杆件和平板的折叠展开,发展到现在的充气硬化展开、材料变形展开等,甚至在太空空间站上还出现了靠记忆性材料的特性来实现可展的天线。可展结构概念的应用在建筑领域也得到了很大的发展,并且逐渐与新型结构体系比如开合结构、张力集成体系等的应用结合在一起,不断出现更新颖更稳定可靠的可展结构。 可展结构的展开过程是一个机构运动过程。对可展结构实现整个展开过程的运动学动力学分析,研究体系在运动过程中的位置、速度、加速度以及动力响应等,其意义是重大的。 本文从结构的本质出发,结合国内外众多学者对可展结构的研究成果,在认识可展结构的概念,总结可展结构的特点基础上,采用多体系统动力学理论对可展结构进行理论分析与研究。分析可展结构的约束条件、展开机理、机构运动以及力学特性等。 本文首先在总结分析众多可展结构形式的基础上,从可展结构展开机理出发对可展结构进行分类。 然后,研究多体系统动力学理论,以节点坐标为广义坐标,建立适合建筑结构分析中应用的多体系统运动学动力学控制方程。 接着,建立了一个约束库,在对可展结构进行分析时,可以从约束库中选择相应的约束组集体系的约束方程,并且研究识别冗余约束的数值方法以及求解可展结构动力学控制方程的求解方法。 最后,通过算例验证本文所建立的力学模型与分析方法的正确性和有效性。