近年,具有核爆模拟背景、科学研究价值和商用前景的惯性约束聚变(ICF)装置的研究取得长足进展。国际上ICF装置的驱动能量达到了兆焦耳级,而我国也开始了 ICF装置的相关研制工作。ICF装置靶场相比神光系列装置靶场的光束数量更多、口径更大,光路排布更加复杂,集成度更高,对靶场结构影响较大的关键技术之一是千余块关系到打靶精度和能量的传输反射镜的精密光机性能。国内现有装置的反射镜支撑结构形式难以达到兆焦耳级ICF装置靶场光束集成度高、阵列式打靶的要求,并且其中反射镜的镜面面形精度等性能也无法达到激光装置的设计要求。因此,对ICF装置中的反射镜需要进行背部支撑的研究,使其面形精度等关键性能满足要求。本文以ICF中大量使用的大口径传输反射镜为研究对象,进行了以下五个方面的研究工作:(1)概括了国内外ICF装置和大口径反射镜的发展现状,阐明了 ICF装置中大口径反射镜的结构设计需要解决的主要问题与需要掌握的关键技术。(2)给出反射镜背部支撑结构优化问题的数学描述,研究了响应面方法中所需要用到的试验设计、响应面模型和优化算法,为后续的镜体结构设计、力学分析和结构优化工作奠定了理论基础。(3)利用Ansys Workbench软件建立了包括有限元模型更新、面形计算、结构优化的流程。对反射镜进行镜面面形的计算,以反射镜镜面面形峰谷值(PV值)作为面形精度的评价标准,优化过程采用响应面优化方法对反射镜支撑结构进行目标为面形精度PV值最小的结构优化。(4)文章提出了两步优化策略。首先基于全设计区域采样建立粗精度响应面,通过响应面优化方法得到第一步的优化结果。然后基于第一步优化缩小设计区间建立高精度响应面,再次进行优化以得到最佳支撑结构。最终结果表明采用响应面方法进行优化的最优解与该点处的有限元计算结果非常接近,与在有限元模型上进行直接迭代优化的结果之间的误差在可接受范围内,但响应面方法的计算效率得到了很大提升。(5)通过两步响应面优化方法得到了五参数反射镜背部支撑模型和三参数反射镜背部支撑模型的在自重下的镜面面形PV值最优解,可对实际工程问题中的反射镜背部支撑的设计参数选择有一定指导意义。