随着复合材料广泛地应用在各个领域,人们对复合材料力学性能的研究也逐渐深入。自动铺丝技术和自动铺带技术的发展使纤维可以实现变角度铺放,而且与常刚度层合板相比,变刚度层合板设计自由度高,可以根据实际承载需求调整曲线纤维路径,提高或降低局部区域刚度,实现避免应力集中,因此具有很好的应用前景。设计变量的增加使曲线纤维路径与变刚度层合板力学响应的关系更复杂,本文针对曲线纤维路径对变刚度层合板力学性能的影响进行了研究和探讨,并主要针对曲线纤维路径优化及变刚度层合板优化展开研究。对于曲线纤维路径的优化方法,主应力法设计度高,而函数法定义方式简单,易实现,可以保证纤维的连续性。综合以上因素考虑,本文提出利用光滑曲面的等高线实现纤维角度的连续化。对压剪载荷下的方形板,首先基于主应力法对曲线纤维角度进行优化,然后利用三维表面重构中的积分算法得到三维数据点,利用准均匀B样条曲面描述并优化曲线纤维路径。优化结果表明该方法既保证了曲线纤维的连续性,还可以得到力学性能更好的曲线纤维路径,同时讨论了长宽比、网格尺寸对曲线纤维路径优化的影响。考虑到实际工艺制造约束,优化过程中,需要对纤维的曲率进行约束。对于变刚度层合板的优化设计,分别对基于函数法和主应力法的变刚度层合板进行优化设计。对于基于函数法的变刚度层合板,采用线性变化函数、三次多项式函数描述纤维路径并进行优化;对于基于主应力法的变刚度层合板,在优化后的纤维路径基础上,提出将每个单元中心对应的角度分别旋转±45°、90°,利用遗传算法优化层合板的铺层顺序。通过一个方形板算例,将常刚度层合板、基于函数法、主应力法的变刚度层合板进行对比,结果表明在满足强度约束下,变刚度层合板具有更好的力学性能,而且基于主应力法的变刚度层合板优化效果更好。