大孔径反射镜的柔性支撑在随机振动试验中应力响应较大,可能产生残余应变进而导致空间光学遥感器成像质量下降,因此,对大孔径反射镜组件进行随机振动响应分析尤为必要。阐述了随机振动分析的基本原理及其有限元实现。建立了反射镜组件的有限元模型,对其进行了随机振动响应分析,得出了反射镜的加速度均方根响应和柔性支撑的均值应力响应。分析结果表明：反射镜加速度响应均方根为16.3 Grms;柔性支撑的均值应力响应为34.9 MPa。随后进行了随机振动试验验证,结果表明：反射镜组件均方根加速度响应为16.0 Grms;均值应力响应为30.3 MPa。均方根加速度响应分析误差为1.8%,均值应力分析误差为13.2%,满足精度要求,验证了该方法的正确性。

反射镜支撑结构在空间力学和热环境下良好的稳定性是保证反射镜成像质量的关键。本文针对空间光学遥感器反射镜设计了一种反射镜支撑结构。由于刚性支撑结构不能满足热环境下的面形要求,进而设计了一种柔性支撑方案。通过有限元模型分析,表明该支撑结构力学以及热环境下均可以保证反射满足面形要求,验证了该方案的合理性。

长焦距空间遥感器次镜热控实施难度大、发射动态响应大，因此，必须具有较宽的温度适应范围和较高的动态刚度。文中阐明了次镜支撑方式的基本原则，并从材料选择、消热设计等角度出发，设计了一种柔性支撑结构；对该支撑的3个柔性环节进行了灵敏度分析，得到了各自对次镜面形精度影响的程度；通过优化设计确定了该支撑的尺寸参数，并对次镜组件进行了有限元分析；最后进行了组件的动力学试验和热试验。分析表明，15℃均匀温升工况下，次镜面形RMS为9．8nm，组件一阶固有频率为153Hz；试验表明，15℃均匀温升工况下，次镜面形精度满足成像要求，组件一阶固有频率为150Hz，各项静态指标满足设计要求。

为了适应大口径、大视场的离轴光学系统结构的特殊性,要求装调过程中平面反射镜口径足够大且必须有大角度俯仰偏转的工作状态。介绍了直径为760mm的指向可变平面反射镜微晶玻璃材料的选取,探讨了反射镜的几种支撑方式,针对两种不同的柔性支撑方式通过CAD/CAE工程分析软件来对比,确定了一种有效的支撑方式,即采用中心定位和18点背部支撑的复合式支撑结构,有效地克服了重力和温度对镜面变形的影响。

大口径平面基准仪是在大口径、大视场的空间光学遥感器光学系统装调过程中必须应用的基准工具，随着光学系统的口径和视场的不断增大，平面基准仪口径也不断增大，本文从满足大口径平面基准仪反射镜在复杂的工况下综合面形误差要求的角度出发，介绍了1000mm大口径平面基准仪反射镜及其支撑结构材料的选择，讨论了反射镜的柔性支撑结构的设计方法，并运用CAD／CAE工程分析软件进行分析及优化，应用有限元法优化出一种合理的反射镜柔性支撑结构。

滞后角的合理选取对旋转机械动平衡试验次数影响很大。采用有限元法计算分析了某大型汽轮机低压转子柔性支撑下不平衡响应滞后角的变化特性。研究表明,柔性支撑下临界转速附近滞后角变化幅度大于刚性支撑,轴承座振动滞后角与绝对轴振滞后角相近,大于相对轴振滞后角。柔性支撑下,临界转速下降到工作转速以内或工作转速附近,导致支撑刚度对滞后角影响较大。结合现场动平衡试验,开展了某汽轮机低压转子振动滞后角变化规律测试分析,验证了计算分析结果。

利用ANSYS有限元分析软件对某一精密设备的柔性支撑结构进行了随机振动仿真分析,验证了柔性支撑结构的减震效果。首先对柔性支撑结构进行了模态分析,确定了其固有频率及振型,结果显示:柔性支撑结构基频高达848.02 Hz,远远高于所支撑精密设备的基频230.07 Hz,从而避免与精密设备发生共振。其次对柔性支撑结构进行了随机振动PSD(Power Spectral Density)分析,通过分析,确定了结构的动力学相关参数,分析结果显示:柔性支撑结构1σ下的位移为0.170×10^-5 m,1σ下的应力为0.9×10^6 Pa,且随机振动相对放大参数满足所支撑精密设备的减震要求,结构安全可靠。分析结果验证了柔性支撑结构设计的合理性,同时对同类柔性支撑结构的设计和动力学仿真分析具有一定的指导意义。