航空航天领域有很多构件是在较宽的温度范围内工作,对于这些处于温度变化条件下使用的结构材料,尤其是精密仪器构件,应该具有较高的热稳定性。热膨胀系数不仅是材料的重要使用性能,而且是进行结构设计的关键参数。根据我国新一代地球静止轨道三轴稳定气象卫星的平台结构的热稳定性要求,本文即运用经典层合板理论和ANSYS有限元软件对层合板的热膨胀系数进行了分析和计算,对先进复合材料进行优选和铺层设计,以满足在使用工况下的微膨胀性能要求。首先在对单层板组分材料进行优先的基础上,对单层板热膨胀系数预测的计算公式进行了理论推导,分析并讨论了纤维体积含量对单层板热膨胀系数的影响,以及单层板热膨胀系数与纤维铺层角之间的关系。其次运用经典层合板理论对不同铺层结构的复合材料层合板热膨胀系数进行了分析计算,讨论了混杂比、混杂界面数、铺层顺序对热膨胀系数的影响,运用ANSYS有限元模拟了层合板在温度载荷下的形变以及其应变值。并且对零膨胀层合板的设计进行了讨论。最后通过对给定的单层板性能数据,给出了不同的层合板铺层结构,并对其铺层结构进行了计算和有限元模拟。根据不同构件的设计指标要求,通过对不同铺层结构热膨胀系数的计算和模拟,得出了满足微膨胀指标要求的最优结构铺层形式。