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论文以大展弦比飞翼布局机翼蒙皮的优化设计为背景，开展了复合材料层压板结构的优化设计工作。蒙皮优化包括复合材料层压板结构的铺层参数优化和复合材料加筋壁板稳定性优化两个部分。 论文首先分析计算了机翼整体刚度、强度特性，采用Delphi语言编写出相关的优化程序，并将有限元分析软件Nastran嵌套到优化程序中，实现了基于Nastran的复合材料层压壁板稳定性分析与优化设计软件二次开发。 复合材料铺层厚度与铺层比例优化是通过采用最大应变能准则调整各分层厚度，应用满应力设计和Kuhn-Tucker条件来满足强度和位移约束，从而推导出复合材料层压板结构的优化算法；复合材料加筋壁板稳定性优化方法选用了适合于非凸，多峰，可行域复杂的目标函数的优化算法组合，即混合罚函数法、Powell法、黄金分割法和改进的坐标轮换法，并通过优化程序实现了以加筋板的屈曲载荷最大为目标的尺寸优化设计；在以上两方面优化工作基础上，本文采用遗传算法对加筋壁板的铺层顺序进行了优化分析，进一步提高了加筋壁板的屈曲临界载荷。 论文将以上三个优化模块打包在一起，形成了一套基于复合材料加筋壁板稳定性的优化软件。采用这套软件对复合材料机翼蒙皮壁板进行了优化设计分析，计算结果表明：机翼在强度、刚度不减弱的前提下，蒙皮质量和屈曲载荷都有较大提高，算例证明了本文方法的有效性。论文工作对复合材料层压壁板结构优化设计具有一定的参考价值。