昆虫和鸟类都天然的采用扑翼飞行,因其高超的机动性和飞行效率而受到人们的广泛关注。目前仿鸟微型扑翼飞行器已经成为航空技术领域的新的研究热点。微型扑翼飞行器在复杂的气动特性环境进行周期往复的扑动,气动载荷与惯性载荷交替主导扑翼受力情况,对扑翼结构设计、制作选用材料、强度分析方法等提出了极大的挑战。本文首先研究了微型扑翼飞行器气动载荷,在深入研究鸟类翅膀骨架、羽毛及扑动特点的基础上,采用非定常涡格法研究扑翼扑动时机翼涡和尾涡的分布,得出了仿鸟扑翼几何模型与气动载荷。接着使用ANSYS有限元分析软件来创建仿鸟扑翼有限元模型,并对其结构进行一个完整周期的计算分析。将载荷与约束施加扑翼上,每个扑动周期分为12个时间段,每个时间段所对应的瞬时扑动角分别为45°,30°,15°,0°,-15°,-30°,-45°,-30°,-15°,0°,15°,30°。计算每个扑动角时的应力与应变,作为后续研究的基础。最后对复合材料微型扑翼飞行器进行了优化设计研究。在明确仿鸟扑翼扑动周期内应力应变基础上,以产生最大应力的扑动状态为复合材料优化基础,采用了遗传算法与ISIGHT,研究仿生复合材料微型扑翼在相应载荷情况下铺层优化方法。利用ANSYS APDL二次开发语言易调用计算模块且易插入复合材料属性的特点,编写接口程序将遗传算法自动生成的初值插入APDL语言中,最终计算验证得出优化结果。结果表明本文采用的方法可以对仿生复合材料微型扑翼进行有效的减重优化设计,对仿生扑翼飞行器的研究有一定的指导作用。