复合材料以其轻质、高强的优越特性广泛应用于航空航天等领域,但复合材料构件在经历高温固化成形及冷却过程中,由于材料的热胀冷缩,基体树脂的化学反应收缩效应,以及复合材料与成形所用模具材料在热膨胀系数的显著差异,复合材料构件在室温状态下的自由形状与预期的理想形状之间可能产生不一致的状态,复合材料构件的固化变形对构件外形精度和构件之间的连接匹配会产生极为不利的影响。复合材料圆筒结构广泛的应用于航天领域,其结构复杂外形为圆筒状,内部附有筋条,在圆筒中心线的一侧结构开口若干,针对复杂的结构工业上常采用软膜辅助RTM工艺成型,由于固化过程的温度分布本质上是一个具有非线性热源的热传导问题,其中的热源来自于树脂的放热化学反应。放热反应可以导致复合材料局部温度较高,而形成复杂的温度梯度分布,结果将导致非均匀固化。非均匀固化可以导致残余应力的发展,脱模后由于残余应力的作用将导致结构变形,残余应力影响因素很多,如结构非对称性、铺层以及工艺过程固化制度控制等,本文以复杂的复合材料圆筒结构为研究对象,提出了复合材料固化变形由简单到复杂的逐级分层建模的方法,针对复合材料单向板预埋光纤光栅测量其应变,采用等效热膨胀系数的方法分析残余应力引起的变形,将实验结果与有限元分析结果对比,验证所提方法的有效性。本文针对影响复杂复合材料圆筒结构变形的主要因素即结构非对称性、铺层形式以及模具变形进行了分析,采用有限元模拟的方法,将模具变形作为位移载荷给出模具变形对圆筒结构变形的影响。另外,在固化降温阶段单独考虑结构因素,采用有限元模拟算例,改变结构铺层方式以及结构的非对称性,给出变形较小的结构形式。以上研究结果为复合材料圆筒结构模具设计提供指导,为控制构件变形程度或抵消变形对制件的影响提供理论支撑。