目前复合材料层合板结构以其比强度和比刚度高等众多优点，在航天领域得到了广泛的应用。因而对复合材料层合板结构进行分析和优化设计研究将具有十分重要的意义。本文的主要任务就是针对复合材料层合板结构建立一套工程实用的优化设计方法。 文章首先介绍了人体免疫系统的基本原理，根据人体免疫系统给出了一种智能优化算法——人工免疫算法(IA)，通过算例验证了该算法在数值优化问题和工程应用中的有效性。然后，根据复合材料的特点对IA进行局部改进，并将其应用到复合材料层合板结构的铺层顺序优化设计中；通过对一些简单矩形复合材料层合板结构的优化设计，验证了IA在层合板优化设计上的可行性，同时分析了IA记忆总群控制参数大小对优化结果的影响。接着，为了将IA更为广泛的应用于工程，本文将结构有限元分析软件MSC．Nastran引入到IA的优化运算中，用于层合板结构的有限元分析计算，从而形成了一套基于IA和MSC．Nastran相接合的复合材料层合板优化系统方法。算例证明该方法能方便地对大型复杂的复合材料结构进行优化设计，但同时也存在着运算速度慢、计算耗费大等缺点；针对该缺点，本文采用响应面法对MSC．Nastran有限元分析过程进行近似模拟，建立响应面模型替代MSC．Nastran运算过程，改进了优化系统方法；最后，通过算例验证了该系统方法能快速有效的对复合材料层合板结构进行铺层顺序优化设计，具有一定的工程实用价值。