太陽帆是一種利用太陽光壓(光子動量)推動航天器前進的技術(shù)，當(dāng)光子撞擊太陽帆的反射表面時，會產(chǎn)生微小的推力，從而推動航天器在太空中航行。
 

　　為了獲得更高的展開與收攏比，太陽帆通常采用碳纖維增強復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)薄壁結(jié)構(gòu)來支撐大面積帆膜。由于此類可展收薄壁結(jié)構(gòu)在卷曲和展開過程中會產(chǎn)生顯著的非線性力學(xué)行為，其展收過程的屈曲穩(wěn)定性和薄壁結(jié)構(gòu)的斷裂破壞是研究的技術(shù)難點。
 

空間可展開復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)在太陽帆中的應(yīng)用
 

　　近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所空間自動化技術(shù)研究室空間結(jié)構(gòu)動力學(xué)及優(yōu)化設(shè)計科研團隊成功研制了一種小尺寸截面、輕質(zhì)高剛度空間可展開復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)，并通過理論建模、仿真分析與試驗驗證相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地模擬了該結(jié)構(gòu)在卷繞及展開過程中的非線性力學(xué)行為。
 

　　研究結(jié)果表明，科研團隊所提出的力學(xué)分析模型能夠有效預(yù)測空間可展開復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布特征及潛在失效模式，可為太陽帆系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計和綜合動態(tài)性能提升提供了技術(shù)支持。
 

空間可展開復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)卷收數(shù)值模擬
 

　　該研究以Study on the nonlinear rolling behavior of small-scale thin-walled composite deployable structures為題發(fā)表于國際復(fù)合材料領(lǐng)域期刊Composite Structures。沈陽自動化所研究生李玉新為第一作者，沈陽自動化所駱海濤研究員為通訊作者。
 

　　空間自動化技術(shù)研究室空間結(jié)構(gòu)動力學(xué)及優(yōu)化設(shè)計團隊長期致力于復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)及其航天應(yīng)用研究，持續(xù)推進先進復(fù)合材料技術(shù)與空間衛(wèi)星工程的交叉融合。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、大連化學(xué)物理研究所與沈陽自動化研究所聯(lián)合創(chuàng)新基金等項目的資助。