主要研究了激光熔覆Ti60合金的工艺参数对成形质量的影响，以及微观组织特征和拉伸性能。结果表明，激光熔覆Ti60合金试样的底部和顶部区域为β等轴晶粒，中部区域为β柱状晶，且尺寸随着激光功率的增加而增大。显微组织主要由板条α相和板间β相构成，且板条α相中有大量白色析出相产生，随着激光功率的增加，微观组织由网篮组织转变为魏氏组织。块体试样的显微硬度分布较为均匀，其硬度值在420~440 HV范围内波动。激光熔覆Ti60合金的室温抗拉强度为1128 MPa，断后延伸率和断面收缩率分别为8.8%和14.4%。当温度为300 ℃和600 ℃时，抗拉强度分别为932 MPa和739 MPa，在600 ℃时，断后延伸率和断面收缩率分别为11.7%和18.2%。激光熔覆Ti60合金试样在室温下的断裂方式为准解理断裂，高温下其断裂方式为韧性断裂。

建立了挠性支撑结构的力学模型及优化设计模型, 以使光学元件挠性支撑结构同时满足元件定位的刚度要求和温度适应性的柔度要求, 同时给出了相应的建模方法。考虑挠性支撑结构是由圆周对称分布的挠性单元组成的, 故将挠性单元简化为超静定梁结构, 应用虚功原理推导了挠性单元的径向及切向刚度。然后, 假设光学元件为刚性体, 根据力平衡条件及变形协调条件, 推导了挠性支撑结构的整体刚度, 并引入修正因子补偿了刚体假设带来的误差。最后, 以挠性支撑结构总变形能为目标函数, 推导了同时考虑挠性支撑结构几何构形及参数的协同优化设计模型, 通过引入了整型变量将结构整体刚度简化为整型变量和离散刚度的线性组合, 从而使优化模型中不含有谐波函数项。基于数值仿真和实验对结构刚度模型进行了验证, 结果显示: 实验、仿真和理论计算结果一致。此外, 以透镜支撑为例, 验证了挠性支撑结构的优化设计方法, 有限元分析结果表明, 透镜面形精度较初始设计提高了23%。

针对某大口径光电探测设备技术指标设计了一种口径为 1m级，焦距变化范围为 2000～6000 mm的大口径、长焦距可见光连续变焦系统。比较了以往的连续变焦结构优缺点，选取了合适的凸轮机构并进行了详细地结构设计。利用有限元软件对连续变焦距系统中的关键结构件凸轮进行了静力学和动力学分析。计算了该种凸轮结构下的连续变焦距系统的精度为 3.3 .m，满足系统的测量要求。