惯性约束核聚变是解决人类能源问题的重要途径之一。终端光学组件是惯性约束核聚变装置靶场系统的核心单元之一,它的作用是完成激光聚焦和精确定位。终端光学组件主要有单束式和阵列式两种形式,目前国内已经实现了单束的终端光学组件,阵列式终端光学组件尚未实现。本论文的目的是尝试对阵列式终端光学组件展开预研究,以便为实际的结构设计和分析提供参考和依据。本论文从阵列式终端光学组件的总体功能和技术要求出发,完成了阵列式终端光学组件的结构设计,并通过有限元方法对其动静态稳定性进行分析,验证了所设计结构的可行性。本论文主要研究内容具体如下:(1)从打靶精度要求出发,分析了终端光学组件中各光学元件的位置、角度误差对打靶精度的影响,并根据各项精度指标提出采用一维离轴的2×2聚焦方案。根据聚焦方案确定各个光学元件的相对位置,然后通过模块化的设计方式设计各个光学元件的支撑结构,最后设计出具有多个方向的高精度调整功能的调焦机构模块。(2)对设计的阵列式终端光学组件的结构建立有限元仿真模型。分析阵列式终端光学组件的结构,找出建立有限元模型的关键点,然后单独对建模关键点进行建模分析与实验验证。有限元建模的关键点主要包括:螺栓连接模型、调焦机构的Z向移动机构和调平机构。通过振动模态实验验证了螺栓连接模型和调平机构建立模型的准确性。针对调焦机构Z向移动机构的有限元模型,采用简化模型分析法和模态实验法相结合的方法进行验证。将有限元分析结果和简化模型分析结果与实验结果进行对比,验证了模型建立的准确性。(3)对终端光学组件核心部分调焦机构模块进行建模与稳定性分析研究。静态分析通过有限元分析法和简化模型分析法计算调焦机构不同位置上导轨各点的变形与倾角值,从导轨变形出发计算出打靶误差。然后对调焦机构进行直线度测试,将实验测试结果与计算结果对比,验证了用简化模型和有限元法得到的靶镜位姿误差的可信性。动态稳定性分析(模态分析)通过三维扫描式激光测振仪对靶镜平面进行模态特征提取,将实验结果与有限元分析结果进行对比,验证了模态分析结果的准确性。(4)对阵列式终端光学组件整体进行稳定性分析,包括静力分析、模态分析以及谐响应分析。静力分析得到了阵列式终端光学组件整体的变形情况,为结构设计和优化提供了重要的参考依据。模态分析和谐响应分析得到了前六阶固有频率和振型,并分析每一阶振型的振动形式和产生该振型的原因,为惯性约束核聚变装置提供了重要的模态参数。然后将模态分析计算得到的固有频率与环境振动频率对比,能较好地避开环境的峰值频率,保证稳定工作。