反射镜组件是光机装置的重要组成部分，反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。针对大型光机装置中反射镜架在地脉动随机微振动下的稳定性问题，推导了镜片转角响应均方根值的计算公式。在ANSYS中建立了一个镜架结构的有限元模型，并分析了该镜架系统的模态及结构在地脉动载荷下的微振动响应。根据计算结果分析得到了镜片转角响应均方根值；提出了工程实际中如何通过有限元分析便捷获得镜片转角响应的另一种工程方法。两种方法所得镜片转角具有较好一致性，说明所采用镜片转角计算分析方法是有效的, 为精密反射镜架的稳定性设计分析提供了有效方法。

大口径反射镜在自重作用下发生变形, 变形过大会引起镜片通光表面的峰谷值较大, 难以满足光机装置打靶精度的要求。建立了典型反射镜结构的有限元仿真模型, 以计算镜片表面峰谷值; 优化了安装柱的位置、尺寸及镜片厚度等参数, 使镜片通光表面形变峰谷值最小。分别采用了基于有限元模型的直接优化和基于代理模型的优化, 均获得了结构最优参数, 使形变峰谷值比初始值降低了74%。相比而言, 基于代理模型的优化还可提供目标量随设计变量的变化情况以及变量灵敏度分析, 更有利于设计决策。当设计变量个数多、范围宽时, 可先根据先验知识或低精度代理模型缩小设计范围, 然后建立紧缩范围的高精度代理模型并进行优化, 可有效避免大量计算。根据“三圆柱”支撑结构的参数优化结果, 建议采用“四圆柱”支撑设计, 以获得更高的面形精度。

激光驱动ICF装置的甚多束激光在打靶过程中需要高精度定位于靶面, 这就要求可以改变光束着靶点位置的光学元件满足定位误差指标要求。首先介绍光束定位误差分解方法, 在光束对准过程中和打靶前, 在多源激励作用下能改变光束着靶点位置的光学元件需要评估其支撑系统的稳定性设计, 发展了光学元件稳定性指标分解方法用于其支撑系统的稳定性评估。从基频、环境随机振动、模态阻尼的角度讨论了支撑系统振动稳定性设计思路。光学元件的通用支撑系统采用大而重的钢筋混凝土和钢结构的混合结构, 钢筋混凝土保证光学元件稳定性的同时, 钢结构提供结构设计的灵活性。采用有限元技术分析光学元件在宽频环境随机振动作用下的响应, 评估支撑系统的振动稳定性设计。描述了神光III宽频环境随机振动和光束定位误差的测量, 测量结果表明神光III支撑系统满足设计要求, 该技术能应用于激光驱动ICF装置支撑系统的设计。

钢混结构分离式有限元建模方法由于考虑了钢筋的实际分布, 其计算精度较高, 但建模过程复杂繁琐。开展了基于动刚度等效的钢混结构简化建模研究, 该方法将钢筋和混凝土考虑为一种等效材料。研究中首先以典型钢混组合结构为例, 以等效模型与分离式模型的模态特性等效为目标, 建立了分部件的动刚度等效模型, 然后将各部件等效模型组合成整体结构等效模型, 数值仿真结果显示在相同载荷作用下, 整体参考模型与整体等效模型的响应分布非常接近, 而等效模型的规模远小于参考模型, 说明了该等效建模方式的有效性。进一步将该等效建模方法应用于神光Ⅲ主机靶室钢混结构的动力学分析中, 并计算了该巨型光机结构等效模型在实测基础加速度激励下的随机振动响应, 靶球上各方向的响应实测结果与计算结果较为吻合。所采用的动刚度等效建模方法可应用在巨型光机结构动力学稳定性的进一步研究中。

反射镜组件是光机装置的重要组成部分,反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。为了分析获得在地脉动载荷作用下反射镜片的转角响应,分别基于整体结构建模技术和子结构技术建立了某光机装置简化结构的有限元模型,并分析获得了装置中两个反射镜片的转角响应。两种方法得到的反射镜片的转角响应差别分别为3.99%,11.84%,说明基于子结构技术开展光机装置反射镜架组件的稳定性分析是可行的。

地震易损性是指在不同地震强度作用下结构达到或超过某种极限状态的概率分布描述。为了对神光Ⅲ主机装置靶场建筑结构进行地震易损性评估, 采用汶川地震波作为输入, 对靶场建筑结构进行非线性时程分析。并以最大层间位移角作为结构破坏指标, 以PGA(Peak Ground Acceleration)作为地震动强度指标, 分析得到了结构的地震易损性曲线和易损性矩阵, 当发生8度及9度罕遇地震时, 主机装置靶场建筑结构发生破坏损伤概率很小的结论。

在大型固体激光器结构稳定性设计中，数值模拟结果是结构稳定性设计的主要依据，故数值模拟的可信度至关重要。为了评估装置稳定性计算结果的可信度，基于现代模型验证与确认技术中关于不确定性源的量化及传播分析方法、模型形式误差与预测推断的叠加方法研究，对靶球结构的最大位移响应进行了预测推断。稳定性分析中为了快速进行不确定性参数的传播和灵敏度分析，使用二次响应面模型作为代理模型，灵敏度分析结果表明模态阻尼比对靶球结构的稳定性影响更大。对关心量的稳定性预测结果表明，靶球结构最大位移响应的上界与稳定性设计指标相比，安全裕度仍大于7，说明主机装置的稳定性设计具有足够的可信度。

针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题, 对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路, 设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构, 并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪, 设计修配调整垫等, 解决了现场精密加工问题, 实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明, 48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 μm。建成后, 靶室中心高度偏差为±0.12 mm, 水平偏差达到±0.18 mm, 各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。