复合材料在飞行器结构领域有着广泛的应用，而由于结构设计的需要，必须对结构进行开口。因此，复合材料开口补强问题成为研究人员关心的重要问题。在该领域，国内外研究人员已经开展了相应的研究。目前对于开口补强的研究主要采取理论分析结合实验验证的方法，研究内容多仅限于单一开口型式、单一补强方法与材料、单一载荷。对于不同开口型式、不同补强方法在不同载荷下复合材料开口层合板的最优补强方案选择并没有系统的指导方法。本文对两种开口形状的复合材料层合板选用两种补强材料、三种补强型式，并在三种载荷作用下对开口补强进行了研究。根据不同补强方案下的设计参数，选取适当的设计变量，以结构重量最轻为目标进行优化设计。采用modeFrontier软件，应用NSGA-II算法对补片及补强区域的几何参数及铺层含量进行综合优化分析求解，最终给出复合材料层合板不同开口型式下的最优化补强方案。在得到最优化补强方案后，应用Hashin准则，对最优化结构进行强度分析，分析得到补强结构承载能力。结果显示，最优化方案减重效果明显，且满足强度需求。本文给出的优化方案选择有一定的工程实际应用价值，可以对其他结构开口补强问题给予参考。