碳纤维复合材料以其较高的比刚度比强度等优越的机械性能,而被广泛应用于航空航天、船舶及汽车等领域。在长纤维碳纤维复合材料的应用中很大一部分为板类零件。由于板类零件的抗屈曲性能以及沿厚度方向上承受载荷能力的不足,需要对其作局部加强。常用的局部加强方法有布置加强筋以及在局部区域增加铺层层数(即改变局部层合板的厚度)两种方法。目前在对加强筋的布置优化中都是基于各加强筋的截面形状及铺层方案均相同的前提下进行的,这些优化不能充分发挥加强筋的作用。因此本文对加强筋截面形状及铺层方案不同时带加强筋层合板的单目标及多目标优化方法进行了研究。在层合板变厚度优化中,许多文献引入了拓扑优化方法。但是由于碳纤维复合材料自身的特点,诸多优化结果的可制造型差。为此很多学者对可制造性碳纤维复合材料的拓扑优化进行了研究。但是优化厚度插值模型的缺陷,优化中引入了大量的设计约束,使得算法收敛速度较慢且优化的结果不是很理想。因此本文对碳纤维复合材料的变厚度优化中提出了新的厚度参数化方法。首先,在带加强筋复合材料层合板的单目标优化中引入了分级优化方法。采用实验设计方法对优化变量及优化过程进行分级。同时为了提高的优化的效率,引入了代理模型方法。其次,采用NSGA-II算法对带加强筋复合材料层合板进行多目标优化。为了使算法适用于可变铺层层数的优化,对算法的算子进行了改造,并引入了Permutation操作。与此同时,本文对铺层层数可变时代理模型的创建方法进行了研究,并应用于优化中以提高优化的效率。再次,在碳纤维复合材料层合板的变厚度优化中,提出了密度分布曲线法来对厚度进行参数化。在此基础上基于BCP方法对变厚度复合材料层合板结构进行了拓扑优化。