簧片铰链结构是连接微小卫星太阳能帆板的重要构件。它直接关系到卫星运行性能和飞行任务的成败。因而有必要对簧片铰链力学性能进行相应的探究,以及可靠的结构设计。另一方面随着航空航天任务对轻量化设计要求的不断提高,具有质量轻便、比强度和比刚度大等优点的复合材料在航空航天任务中得到较好地应用,为了更好适应航空航天任务发展,在空间展开结构中引入复合材料成为当下和未来的趋势。因此,本课题对于簧片铰链结构进行力学性能分析以及结合复合材料对铰链结构进行优化设计研究具有重要的理论意义和较高的工程应用价值。本课题主要从以下几个方面对簧片铰链结构进行研究:(1)建立了簧片单元的力学模型,对其进行了纯弯曲数值模拟,探究簧片单元折叠展开的弯矩变化规律,并和经典弯矩理论曲线进行了对比分析;采用实验方法进行了实验验证。另一方面,通过Sobol敏感性方法、主次因素分析方法对力学性能进行了参数敏感性分析,进一步研究了力学性能随几何参数(长度,半径,厚度,截面圆心角)的变化规律,确定了影响簧片力学性能的关键参数;(2)建立了簧片铰链结构的力学模型,分析了准静态数值模拟方法参数对簧片铰链力学性能精度的影响规律,结合计算效率确定了完整数值方法的关键参数。分析了簧片铰链的展开性能,并通过实验进行了结构可行性验证。通过参数敏感性分析方法确定了影响簧片铰链力学性能的关键几何参数。基于响应面方法建立了簧片铰链结构单目标和多目标优化设计模型并进行了求解。建立了针对簧片铰链结构从设计、分析、验证、再到设计的完整分析方法;(3)建立了铺层复合材料簧片结构的力学模型,采用二维Hashin失效分析预测了复合材料用于簧片结构的可行性。通过TexGen软件建立了平纹织物的代表体元模型,通过均匀化方法获取等效弹性常数,结合经典层合板理论计算了铺层刚度矩阵,研究了编织复合材料簧片力学性能变化规律;建立了双稳态铺层簧片结构模型,并研究了力学性能的变化规律。基于响应面方法建立了双稳态簧片结构的多目标优化设计模型,并采用改进的非支配排序遗传算法进行了优化模型的求解,获得了可行解分布。(4)根据上述分析,基于ABAQUS平台,采用Python语言编写了双稳态和编织复合材料簧片建模和分析程序,实现了复合材料簧片参数化建模和分析的模块化设计。