為適應光學紅外望遠鏡口徑不斷增大的需求，降低驅動功率，應用碳纖維復合材料對望遠鏡主鏡室桁架進行輕量化設計。對望遠鏡主鏡室碳纖維復合材料桁架單元鋪層進行優化設計，利用進化算法選取最優鋪層方案。對望遠鏡主鏡室桁架單元建模，并利用敏感性分析及進化算法選取最佳鋪層方案，設計另外3種典型鋪層方案進行對比，對桁架桿單元進行靜力學分析和加載實驗，對桁架桿組裝成的六桿三棱錐單元進行模態分析和振動測試。有限元分析和實驗結果對比表明：最優鋪層方案為［±45°/90°/0°/90°/0°］s。有限元分析得到該方案桁架桿單元的等效軸向剛度為8.306×10⁶ N/m，實驗測得為7.463×10⁶ N/m；有限元分析得到的等效徑向剛度為3968.3 N/m，實驗測得為3344.5 N/m。該方案六桿三棱錐單元模態分析得到一階頻率為93.699 Hz，振動測試測得一階頻率為84.683 Hz。復合材料桁架桿質量比同尺寸的鋼結構桿減輕了77.6%，靜力學性能與動力學性能均優于同質量鋼桿。最佳鋪層方案的有限元分析結果和實驗結果表明其靜力學性能及動力學性能均優于其他方案。