碳纤维复合材料作为一种高强度和高刚度的材料,被广泛应用于航空航天、交通运输等领域。而层合板作为碳纤维复合材料的应用代表,在使用过程中受限于直线纤维的铺放方式,虽实现方式简单,但无法充分利用纤维铺放过程中的角度设计性,从而降低了设计的灵活性和可操作性。同时伴随着现有的铺放机等设备的成熟,已经可以做到纤维纱铺放过程中的曲线铺放,即实现变角度层合板的铺放。但当前在变刚度层合板振动特性方面未进行深入的优化分析研究,因此本文将针对复合材料变刚度层合板从振频的角度进行振动特性分析及优化。本文的主要研究内容包括:（1）建立变刚度层合板轨迹曲线的数学模型。对现有变刚度纤维轨迹铺放形式进行简单梳理,并针对轨迹曲线铺放的实现进行平移法和平行法的优缺点对比分析,最终选取平移法作为曲线铺放方法。同时对包括角度线性变化、二次函数变化,线型三次函数变化、多项式变化在内的多种线型模型进行梳理分析,并在此基础上对ABAQUS有限元软件进行二次开发,基于Python语言开发了一款变刚度模型建模插件,提供多种线型选择接口及模型尺寸、单层纤维厚、轨迹始末角等在内的相关参数设置。（2）基于经典层合板力学与静平衡理论建立相应的振动平衡方程。同时为了很好的求解此方程,引入微分求积法（DQM）,将方程进行离散化便于求解。并且为了求解多种边界条件下的层合板振动结果,将离散化方程通过MATLAB软件编写成脚本进行计算,分析在四边简支、四边固支和两边固支两边自由的边界条件下不同始末角、长宽比及厚长比的振动结果。（3）基于DQM法求解变角度层合板在不同边界条件下的振动频率,但由于角度的改变无法求得最佳频率值,因此基于蚁群算法（ACA）,并将DQM法作为其中的频率求解核心函数进行多次迭代,最终获取角度收敛曲线图及对应频率最佳值与其对应的角度。同时为了证明此种方法的求解合理性与正确性,对ACA法的信息素进行了人为强制性改变,最终计算结果表明优化所得最佳始末角是最佳值。并且为了验证理论计算结果的合理性,借助铺丝机铺放制造ACA法优化后的变刚度层合板,然后通过固化炉固化成型实验样件。将实验样件安装于振动台,通过锤击法实验获取实测结果,将实测结果与理论分析结果进行对比,表明了理论计算结果的合理性。（4）针对ACA法优化后的铺放始末角进行静力学分析。在进行渐进损伤力学性能分析时,为了很好的提升建模速度,利用开发的变刚度模型建模插件进行快速建模。基于Hashin失效准则进行了常刚度层合板和变刚度层合板力学性能分析与对比,表明变刚度层合板可以有效提高其极限载荷。本文的研究成果可为飞机平、垂尾等复材应用领域的静动力学分析及设计制造提供一定的参考价值。