为了确保成像质量,空间光学遥感器反射镜既要满足在重力和温度耦合的复杂工况下面形误差的要求,同时还应具有良好的动态特性。设计了一种圆形小型反射镜,并类比反射镜径向挠性安装原理设计其柔性支撑结构。采用CAE有限元分析软件对该反射镜的柔性支撑结构的参数进行了优化,最终确定了一种合理的柔性支撑结构。经过分析计算,该柔性支撑结构能满足在重力和温度耦合的复杂工况下反射镜面形误差小于λ/50（λ=0.6328μm）的要求,反射镜组动态特性良好,一阶模态大于280Hz。

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。

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。

针对舱体对接装配内应力对筒体类产品装配性能的影响,提出柔性自适应装配,引入柔性支撑平台,进行柔性支撑单元设计。柔性支撑平台能够降低装配支撑的刚性,增加装配自适应性及精度补偿功能。柔性支撑单元阈值可调,柔性支撑平台可根据其受力情况改变装配支撑刚性。通过实验对柔性支撑单元阈值标定,并对其性能进行验证,结果表明：柔性支撑单元性能稳定,能够在可控范围内降低装配支撑的刚性,可用于柔性自适应装配中,实现调姿补偿功能。

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。

为了改善反射镜在环境温度波动情况下的面形精度下降问题,设计了一种联杆型双轴Bipod柔性支撑结构,并基于柔度理论对它进行了参量优化。首先,对支撑结构的柔度进行了分析和计算,推导出柔性支腿以及反射镜组件的柔度理论公式。然后,以保证反射镜轴向支撑刚度和卸载能力为目的,计算得到一组针对口径为200mm反射镜的柔性支撑结构尺寸参数。最后,通过有限元分析和振动试验,对支撑结构的柔度公式、动态特性、温度适应性进行了分析验证。分析结果显示,在一定作用力下,柔性支腿的理论值与有限元分析值的误差在10%以内;振动试验得到组件的一阶频率为358.5Hz,与理论计算值的相对误差为8.8%;在20℃温差下,反射镜面形精度为7.7nm（rms）。试验结果验证了理论模型的有效性,同时说明Bipod柔性支撑结构能够降低温度波动对反射镜面形的影响。

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。