本文的主要工作是利用耦合计算流体力学和计算结构动力学(CFD/CSD)方法,数值模拟机翼的非线性气弹响应问题。机翼结构有限元计算部分,推导了Mindlin板元和空间剪切梁元的非线性有限元列式(T.L.格式),并且处理了平板单元的扩阶、单元的坐标转换及单元之间的组合协调问题。利用C语言编写了机翼的非线性动力学有限元程序,其中机翼的物理模型用平板元和空间梁元模拟。采用该程序,计算了三种结构形式的静、动力学解,与NASTRAN计算的结果进行了比较,吻合良好。通过分层建模的方法,计算了复合材料层合板结构的宏观物理矩阵,用其替代程序中的材料矩阵,计算了复合材料结构的非线性动力学特性;分析了几何非线性和不同铺层角情况对结构刚度及振动频率的影响。结果表明:在机翼有初始翼面荷载的作用下,机翼将发生变形,随着翼尖荷载加大,翼尖位移单调增加,结构的挥舞(弯曲)频率略有降低,一阶扭转频率降低比较快,而一阶摆振则略有升高;另外,不同的铺层角度会改变结构的刚度分布,进而影响到结构的振动频率。结合编写的机翼非线性动力学有限元程序,在UDF环境下编写了结构与流体之间数据转换的插值程序,解决了流体网格的随动调整及输入输出数据的存储与读取,实现了CFD/CSD的耦合计算功能。计算了两种机翼结构的非线性气动弹性响应问题,得到的颤振速度与NASTRAN的线性计算结果进行了比较和分析。本文方法,借助于FLUENT软件强大的流体力学计算功能,通过UDF计算复杂结构的非线性气动弹性响应问题,为在时域内分析复杂结构的非线性气动弹性响应问题提供了有效手段,具有重要的工程应用意义。