目前国内大多采用手工为主的传统复合材料加工制造方式，这种方式成本高，精度低，一旦有缺陷需重新加工，大大增加了生产周期。针对手工铺覆存在的种种问题以及对飞机复合材料构件生产制造要求的日益提高，迫切需要全面应用数字化技术，逐步实现复合材料构件设计、制造的数字化和一体化。本文在阅读国内外相关研究的基础上，从几何角度研究了二维预成型体向三维曲面映射的相关问题，重点研究并设计了复合材料数字化铺层算法，同时研究了复合材料领域特征建模技术，初步构建了复合材料铺覆仿真系统。设计了复合材料建模与铺覆仿真系统总体框架。分析了纤维增强复合材料片材成型过程中的关键运动学问题，利用几何映射法建立了单丝及织物两种不同类型二维复合材料预成型体到三维空间曲面映射的数学模型。设计了基于非离散曲面信息的单向纤维测地等距线铺覆算法、单向纤维SIB(Surface Information Based)铺覆算法，给出了算法实例，通过对比验证了SIB法的可靠性，分析了两种算法的在精度、计算资源耗费等方面的优劣及其各算法适用条件。设计了基于非离散曲面信息的双轴织物解析铺覆算法、直杆铺覆算法、测地线调整铺覆算法及双轴织物SIB(Surface Information Based)铺覆算法，分析了四种算法的铺覆精度、计算时间、误差来源及算法适用条件，给出了算法实例。建立了复合材料构件特征数据结构，提出了系统支撑库总体设计方案，初步建立了复合材料特征库、信息库、零件库等支撑库，实现了简单复合材料结构件的特征建模，基于复合材料铺覆算法实现了对应结构件铺层信息的可视化仿真。设计了复合材料建模与铺覆仿真系统软件，利用Visual C++及其ACIS内核并连接本文建立的相应动态支撑库完成了系统的开发。实现了曲面数字化虚拟铺层仿真、复合材料简单构件参数化设计及铺层结构仿真，铺层数据存储及结果分析等功能。