实现复合材料层合壳体设计、工艺、分析、制造一体化，使理论研究与工程应用相结合，是目前急待解决的问题。本文基于这一要求，完成了以下几方面的研究工作： 首先，用微分几何理论推导出复合材料层合壳体的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程，用有限元分析软件ANSYS中的APDL参数设计语言编制的程序进行缠绕过程的动态仿真数值模拟，得到的三维数据直接用于六轴数控缠绕机进行缠绕，在计算过程中，将经典的微分几何方法和工程中常用的平面假设理论得到的结果进行比较表明，按微分几何理论得到的线型与测地线接近，线型更加稳定。 其次，研究了复合材料非线性本构关系，在单层板的宏观各向异性应力-应变中，除考虑了横向、面内剪切的非线性外，还考虑了纵向压缩模量的非线性，用多线性模量模拟单层板的本构关系及材料在损伤后刚度的衰退。 第三，对单层板及层合板做了试验研究，试验中发现，玻璃/环氧、碳/环氧复合材料单层板在纵向拉伸、横向拉伸、45°偏轴拉伸试验中没有表现出非线性行为，而在单层板的纵向压缩、±45拉伸试验中发现了明显的非线性。三点弯曲实验中，与碳纤维/环氧层板相比，玻璃纤维/环氧体现了较高的抗损伤能力。 第四，完成了复合材料层合壳体的循环对称分析，分析过程中同时考虑了几何非线性和物理非线性，模型中考虑了螺栓的影响，用接触单元对螺栓与金属接头、堵盖连接处进行了处理，通过调整中性轴位置，处理了铝裙与壳体的连接，用APDL语言编制的程序，可直接将缠绕轨迹数据作为模型参数输入，使分析过程完成了设计、分析、制造的一体化、参数化，分析结果可进行反馈，重新调整工艺参数，实现工艺参数的优化。