當人造衛星裝進太空梭或火箭載具，發射穿過大氣層後，衛星一旦到達定位，旋即展開佈署，而其收折展開的結構分為兩大類，一種是以馬達與齒輪組來驅動硬體的機械動作，而另一種則是用能量回復的概念，想像一根塑膠吸管，將其反覆折成一段一段Z字型的疊層結構，然後放開，彈回直線形，這種方式稱為自動佈署展開，優點在於不需額外動力驅動機械構造，易收折，量輕且價廉。目前用柔性複合材所製造的自動佈署展開，已用於歐洲太空總署火星太空梭的天線上。 這類的結構涉及到高度非線性的幾何變形、挫曲以及突然斷裂的動態行為，以往都是透過反覆的實驗來評估，但在地表上，進行無重力空間試驗不是很困難，就是非常昂貴，所以虛擬的電腦模擬測試成為工程師們的解決方案。 加州理工學院博士後研究員Mallikarachchi使用SIMULIA Abaqus Explciit的General Contact、薄殼斷面功能、方程式拘束以及重啟分析，搭配客製化的程式與編寫輸入檔，來進行一個1m長薄壁管(壁厚0.22mm，直徑38mm)的收折釋放模擬。 整個分析包含兩部分，第一部分為擬靜態的收折，第二部分為動態釋放佈署，材料為環氧樹酯，當中放入兩層平織的碳纖維，設定材料破壞條件，部分區域裁切成帶彈簧(tape-spring)的絞接，使管子繞著衛星收折而不損壞，在彎折處，細化網格以捕捉該區域的複雜變形行為。 一共測試三種絞接設計，第三種的表現最好，依據其設計，製作實體模型進行試驗，比較雙方的結果，都顯示在0.3秒時，管子完全展開，而且釋放後的動態振盪行為吻合度高，另外，管子轉彎處承受最大應力與應變。 有了這次的經驗，Mallikarachchi博士提到，可用於設計多個絞鍊的佈署展開結構以及幾何最佳化，以達到任務之需求，未來更可以考慮不同材料的替代層狀結構、熱以及黏彈性效應。 下載PDF