中国科学院沈阳自动化研究所的研究团队在太阳帆伸展臂技术上取得重要进展，为低成本、长寿命的深空探测提供了新的可能性。该研究重点解决了太阳帆超大面积帆面支撑结构“高收纳比”和“可靠展开”的难题，研制出轻质高刚度的可展收复合材料伸展臂（DCB），并建立了精准的力学分析模型。通过理论分析、数值模拟和实验验证，揭示了臂杆卷收过程的力学规律，为未来设计和优化此类太空可展开结构提供了重要的理论依据和设计指导。

🚀 研究团队开发了小尺寸截面、轻质高刚度的可展收复合材料伸展臂（DCB），旨在解决太阳帆支撑结构的难题，满足“高收纳比”和“可靠展开”的需求。

💡 研究团队建立了精准的力学分析模型，在经典薄壁梁理论基础上引入非线性修正项，首次完整描述了臂杆从初始状态到压平、卷绕的全过程变形，重点考虑了材料中性轴拉伸、曲率变化及接触摩擦等关键因素。

🔬 通过高精度数值模拟，研究揭示了卷收过程的力学规律：卷收过渡区为应力“热点”，最大应力集中于下层结构最外层侧弧拐点；下层应力普遍高于上层，外层材料承受应力远大于内、中层，而中层因厚度优势展现更稳定的承载性能。

🧪 为了验证理论，团队搭建了专属实验平台，测量不同卷收角度下的应变值和扭矩。实验结果与理论预测及仿真结果高度吻合，证实了模型的有效性，为未来设计提供了可靠依据。

太阳帆作为低成本、长寿命的航天器，被视为人类探索太阳系外的潜力载体，但其超大面积帆面的支撑结构需同时满足“高收纳比”和“可靠展开”的矛盾需求。中国科学院沈阳自动化研究所的最新研究，为这一难题提供了突破性解决方案。

科研团队研制出小尺寸截面、轻质高刚度的可展收复合材料伸展臂（DCB），并建立了精准的力学分析模型。

太阳帆上轻小型可展收复合材料伸展臂

团队在经典薄壁梁理论基础上引入非线性修正项，首次完整描述了臂杆从初始状态到压平、卷绕的全过程变形，重点考虑了材料中性轴拉伸、曲率变化及接触摩擦等关键因素。

通过高精度数值模拟，研究揭示了卷收过程的力学规律：卷收过渡区为应力“热点”，最大应力集中于下层结构最外层侧弧拐点；下层应力普遍高于上层，外层材料承受应力远大于内、中层，而中层因厚度优势展现更稳定的承载性能。

复合材料臂杆展收过程不同层应力影响区

为验证理论，团队搭建专属实验平台，测量不同卷收角度下的应变值和扭矩。结果显示，实验数据与理论预测及仿真结果高度吻合，证实了模型有效性。

该研究为未来设计和优化此类高性能、高收纳比的太空可展开结构提供了重要的理论依据和设计指导。