本文以整机装配体及外框架、内框和反射镜总成等零部件为研究对象，针对传统试验法对结构时效振动参数上的选择，以及对复杂装配体多方向残余应力消除不均的问题，利用X射线衍射法测量结构实际的残余应力分布情况，采用有限元仿真确定时效参数，进行振动时效处理，建立结构零部件、整机装配体结构消应力最佳的工艺，最终达到确定结构最佳振动时效参数的目的。首先使用X射线衍射法对各结构残余应力分布的具体情况进行了测量和研究。根据所选结构材料属性和X射线测量的特点，采用了X射线衍射法中的sin2Ψ法对结构残余应力情况进行了测量。运用X射线测得整机装配体、外框架、内框及反射镜总成结构所选点的残余应力大小。运用有限元分析软件HYPERMESH和ANSYS建立了外框架、内框和反射镜总成结构的有限元模型，并进行了约束模态分析。对各零部件结构进行谐响应分析，依次取不同的激振频率和激振力幅值，计算结构的最大动应力，并依据仿真结果建立结构最大动应力与激振频率和激振力幅值的关系曲线。根据仿真结果选择了反射镜及“法兰盘+支架”结构的激振频率、激振力、激振点、支撑点等时效参数。采用频谱谐波时效法对整机装配体进行残余应力应力消除试验。由于整机装配体结构复杂，残余应力分布多样化，传统的振动时效已经不能满足应力消除需求。运用有限元法建立整机装配体模型，得到装配体约束下的固有频率及模态振型，选取其中5个对关键部位振动影响较大的振型作为主振型，进行混合叠加施振，消除和均化各方向的残余应力。根据有限元法确定了整机零部件结构的振动时效参数，组建振动消应力试验装置对外框架、内框和反射镜总成结构进行振动时效处理。测量试验后结构的残余应力分布情况，分析时效结果；利用正交实验法，以外框架和反射镜总成结构作为试验对象，通过对5组不同试验参数的时效效果进行对比分析，进行振动时效工艺参数优化。以试验结果为基础，分析不同结构试验结果，得到结构材料对振动时效效果的重要性这一结论，为进一步进行振动时效理论分析提供了基础。