建立了薄镜面主动光学的仿真模型,并进行了仿真分析,结果表明薄镜面主动光学可以对低频误差完成较好的校正.为了进一步验证,建立了一套薄镜面主动光学实验系统,开展了薄镜面主动光学实验.结果表明,通过主动光学校正可以把镜面面形校正到磨制时的面形即λ/10.同时发现,薄镜面主动光学对三阶像散和三阶球差的校正能力最好,三叶彗差的校正能力也较好,而三阶彗差最难校正,这对于磨制大型薄镜面具有一定的指导意义.

为了研究变形镜对于Zernike多项式像差模式的拟合能力,利用有限元仿真方法,建立了两种不同单元排布方式的变形镜有限元模型.通过给促动器施加理论位移,进行了仿真分析.结果指出了不同的促动器排布方式与像差拟合能力之间的关系,同时表明57点促动器密布的排列方式已经能校正像差到λ/20甚至更小,验证了促动器对变形镜＂印透效应＂等的影响.

应用有限元法并借助于有限元分析软件，建立了轴对称平面单元和三维实体有限元模型．对1．2m球面反射镜的支撑系统进行了优化设计，优化确定了轴向支撑圈数、支撑半径和支撑点排列组合、侧向支撑位置．分析计算出主镜在水平放置轴向支撑作用和竖直放置侧支撑作用下重力引起的镜面面形误差RMS值分别为2．5nm和3．16nm，满足设计指标要求，预示了所设计的支撑系统方案的合理可行性．

为了优化大型望远镜次镜支撑结构的静力学和动力学性能，采用有限元分析的方法，计算了次镜支座最大变形与次镜支座的偏置角、四翼梁叶片厚度的关系；分析了四翼梁结构的频率与叶片偏置角的关系．分析证明当次镜支座偏置一定角度时能改善结构的静力学性能；当相对的两片叶片从直径线上错开一定的距离，对提高望远镜的谐振频率是十分有利的，在两者之间综合取舍确定了四翼梁的优化形式．分析结果表明，优化后的四翼梁结构的静力学和动力学性能均有提高．

应用有限元分析方法，借助于MSC．Nastran有限元分析软件，对钢带支撑下的大尺寸轻量化椭圆反射镜进行了受力、变形分析．用Excel绘出了钢带对椭圆镜边缘的正压力的分布曲线，得出了钢带对椭圆镜的正压力在最低点最大，随着支撑位置的上升而逐渐减小的分布规律．由镜面节点变形结果计算出椭圆镜在钢带支撑下的镜面面形误差RMS值为11．7nm，满足实际系统的面形准确度要求．

针对平行光管主镜应用真空垂直状态的特点，从主镜的支撑方式入手，推导了适用于whiffle tree结构的支撑点的位置公式，设计了空间曲线切口式柔性铰链，分析了不同结构形式的主镜室的变形。建立主镜室支撑系统的有限元模型，分析计算了系统的静力学变形和谐振频率，分析的结果表明在支撑结构的作用下，主镜镜面的面形RMS优于0．05λ，一阶谐振频率达到65．9Hz，完全达到了设计要求。

为了探索研究大口径轻量化SiC主镜的可行性，对比分析了各种主镜轻量化形式的优缺点，确定了主镜的支撑方式；然后，从理论上计算了轻量化镜体结构参数，设计了采用夹心三明治结构扇形轻量化孔形式的1．23m SiC轻量化主镜。利用有限元方法分析了轻量化主镜在浮动支撑下的自重变形，两种工况下的面形分别为：PV=9．43nm，RMS=2．5nm；PV=16．7nm，RMS=3．2nm。分析结果表明，镜体的自重变形影响较小，可以满足要求。而由于SiC的热膨胀系数较大，热变形影响较大，在稳态温度场下，温度每相差1℃，镜面面形变化约为PV=40nm，RMs=4．8nm，说明为了达到了设计要求，必须对镜体采取热控措施。

为了实现对拼接式望远镜各子镜的主动控制，建立了正六边形子镜拼接的面形控制方程，并研究了传感器的安装位置对面形控制的影响。根据子镜之间相对位置的测量要求确定了主动控制所采取的方式，建立了由3个正六边形子镜组成的拼接镜的面形控制方程，并分析了传感器的安装位置对面形控制的影响。提出了传感器沿垂直镜缝方向错位安装的方法．分析了该方法对于拼接子镜扩展的适用性。分析表明，对于边长0．9m．对角线长1．8m的子镜，传感器错开0．02m安装即能够准确检测子镜之间的位置变化；给出了正确的促动器调整信息，满足了拼接镜主动面形实时、高精度控制等要求。

极轴式望远镜主镜的面形精度受极轴和赤纬轴复合运动的影响,针对其复杂的运动方式,以Φ700 mm主镜为例,设计了一套满足其各种工况要求的轴向及径向支撑结构。运用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对其在水平和竖直放置的极限工况进行了分析,计算出主镜水平状态下的镜面变形误差PV值为19.33 nm,RMS值为4.47 nm;竖直状态下当极角θ为0°时,镜面变形误差PV值为16.19 nm,RMS值为1.26 nm,当极角θ为30°时,镜面变形误差PV值为13.33 nm,RMS值为1.19 nm。分析结果满足设计指标所要求的RMS〈λ/20,PV〈λ/4（λ=632.8 nm）,证实了该支撑方案可行。

针对主焦点式光学系统的特点，对某Ф00mm极轴式望远镜光机结构部分采用模块化设计，分别对主镜室组件、连接镜筒和校正镜镜筒和全系统结构进行了有限元分析与优化，使系统总重不超过700kg，系统弯沉不超过4＂。利用平行光管检测系统像质表明，系统80％能力集中度在4×4个像元以内，系统像质理想，符合设计要求，说明该结构设计合理，同时模块化的设计使装调方便简单。