为了提高传统超声固结振动装置的输出振幅，达到金属箔材稳定固结的要求，提出了一种单侧双换能器结构的双振头超声固结振动装置。基于谐振系统设计理论完成了尺寸参数设计，对该装置进行模态分析及优化，得到最佳纵振频率为20 247 Hz；基于等效四端网络法对双振头超声固结振动装置进行建模仿真，最大输出振幅能达到36 μm；最后，制作实验样机进行振幅测试实验，探究输出振幅与激励电压之间的关系。实验结果表明：输出振幅与激励电压线性相关，该装置的最大输出振幅为34.4 μm，与仿真结果的误差率小于5%。验证了结构的合理性，有效提高了装置的输出振幅，促进了超声固结技术在相关领域的应用。

储存环机械支撑的静力变形、调节精度决定各物理元件的定位精度，其动态响应特性间接影响着束流的稳定性，机械支撑是各物理元件的安装基础，保证磁铁、真空室、束测元件正确的安装、运行，发挥出相应的物理性能。主要从支撑的静力变形和固有频率两个方面对机械支撑进行优化设计。以深圳产业光源（SILF）共架支撑为例，利用SolidWorks和Ansys软件对储存环磁铁机械支撑进行设计、拓扑优化。详细阐述了储存环机械支撑设计、优化的过程，并将最终优化完成的支撑模型与磁铁模型进行装配，在尽量接近真实工况的基础上对整体支撑进行仿真计算，以确保支撑整体能够达到设计指标。

针对六自由度串联式关节机器人气囊抛光系统因刚度不足引起的加工振动以及引入中频误差的问题，以IRB 6700机器人作为研究对象，基于Ansys Workbench建立模态分析模型，并结合实验分析机器人气囊抛光系统工况频带内动态特性，实验与仿真结果共同表明，机器人气囊抛光系统在工况频带至少存在5阶模态，且共振时机器人末端抖动幅值为mm级，机器人加工严重受限。同时针对机器人气囊抛光系统先进光学元件抛光工艺应用，设计一种阻尼抑振气囊工具头，与普通气囊工具头进行定点抛光与整面抛光对比实验。结果表明：抑振气囊头定点抛光斑粗糙度与频谱幅值普遍低于普通气囊工具头，引入的中频误差较一般气囊工具头低40%，抛光优化效果显著。

为了满足航空光电平台对可见/红外双波段两轴快速反射镜面形精度和动态性能的高要求，针对性地设计了轻量化平面反射镜和柔性结构。对快速反射镜结构的设计方法进行了归纳，明确了快速反射镜结构的设计要素，分析了装配误差的影响。设计了背部中心支撑轻量化反射镜，通过定位工装实现了电机高精度装配。基于十字型柔性轴承，实现了双轴柔性结构的设计。最后，对快速反射镜的面形精度和模态进行了仿真和实验测试。实验结果表明，平面反射镜的面形精度（RMS）优于0.017λ（λ=632.8 nm），快速反射镜闭环带宽优于200 Hz，X向和Y向的定位误差皆低于1.2 μrad。在满足高面形精度和高动态性能的基础上，该快速反射镜实现了小型化和模块化，能够在复杂的航空环境下稳定可靠地工作。

星载二维转台是激光通信指向结构的重要组成部分，也是影响星载设备性能的关键部件之一，需要对其进行合理的结构设计和正确的刚度分析，并通过对比试验结果与仿真结果验证设计分析的正确性。首先，介绍了星载二维转台结构形式，基于Isight集成优化方法对比分析了摆镜组件的两种结构形式，并对U形架和轴系结构进行了刚度设计；然后，对二维转台进行有限元建模并重点介绍了轴承的弹簧单元等效建模方式；最后，对星载二维转台进行了刚度分析和试验验证，二维转台在X、Y、Z三个方向上仿真计算的固有频率与试验结果误差在6%以内，表明等效弹簧单元能准确模拟轴承结合部的力学特性。通过对星载二维转台的力学试验验证表明，在保证了二维转台的质量约束和刚度要求下，各部分组成部件结构刚度设计和刚度分析合理，二维转台抗力学性能满足激光通信的任务需求。

为了研究储存环束流多束团纵向运动特性，在合肥光源（HLS-II）上研制了一套逐束团相位测量系统。该系统利用示波器直接采集BPM和信号，采用过零点检测法、时间差分（Temporal Difference, TD）法相结合的方法从BPM和信号中提取出逐束团相位。介绍了逐束团相位测量系统的系统构架、相位提取方法以及在HLS-II上的一些实验结果。通过对该系统记录的5 ms时间长度的逐束团多圈相位数据的离线分析，得到多束团纵向运动的同步振荡的频率、纵向工作点、束团振荡的模式信息以及振荡模式增长率等特征信息，诊断出HLS-II在top-off恒流运行期间存在2个较强的纵向耦合束团不稳定模式，并提取出了2个振荡模式的增长率。该系统的逐束团相位测量结果及相关纵向不稳定性分析可为机器研究、纵向反馈系统调试评估及高频RF系统的性能评估等提供参考。

模态分析可以获得结构的动特性参数。对32级模块化Marx发生器机芯进行了力学特性仿真分析和模态试验，用以评估Marx发生器的力学环境适应性。首先，建立了模块化Marx机芯的有限元模型，获得了初步振型；其次，在自由边界条件下分别开展了Marx机芯整体模态试验、局部模态试验和传递特性试验，得到了整体和局部结构的模态参数。研究表明，模块化Marx机芯在23.58 Hz处出现整体一阶扭转；机芯局部结构固有频率较高；机芯在x，y，z三个方向的振动传递率的范围分别为5～15，6～10和10～35，为后续工程中Marx发生器机芯的针对性设计提供了参考。