复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好等特点，广泛应用于航空、航天等领域中。传统的复合材料层合板多采用纤维直线铺放的制备方法。随着，纤维自动铺放技术的不断发展，利用先进的自动铺放设备，使得复合材料层合板的层内纤维角度发生连续的变化，带有这种连续变化角度铺层的复合材料被称为变刚度复合材料。与传统的复合材料相比，该材料的刚度是逐渐变化的，可以避免应力集中，并且可以降低复合材料层合板的重量和成本，因此，有必要对其进行力学性能以及铺层角度优化的研究。　　给出了纤维曲线铺放参考路径的曲线函数以及铺层角度的变化规律，介绍了两种纤维曲线铺放的路径规划方法。应用离散思想，提出了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板有限元建模方法。将连续的曲线纤维进行离散化，离散成若干个有限元单元，每一个单元都有固定铺层角度。在ANSYS中通过定义每一个单元的实常数，对整个层合板进行有限元建模。分别计算出了纤维曲线铺层和直线铺层的层合板的失效载荷，通过比较分析，纤维曲线铺层的变刚度复合材料层合板的弯曲和压缩失效载荷分别提高了16％、21％和51％、19％。　　基于经典层合板理论，推导出了纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的本构关系，并提出了一种提高变刚度复合材料力学特性的优化方案。以算例[±＜T0/T1＞]3S为研究对象，优化设计出了压缩载荷作用下，纤维曲线铺层的变刚度层合板最优的铺层角度为[±＜90/10＞]3S，从而使得变刚度复合材料的力学特性得到了明显提高。　　根据纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板层内铺层角度的参考路径制备出铺层顺序为[±45/±＜45/60＞2/±＜15/30＞]S和[±45/±＜15/30＞/±＜45/60＞/±＜30/45＞]S的变刚度复合材料构件，经热压固化成型，制备出变刚度复合材料层合板。对其进行损伤破坏试验，试验结果表明:与纤维直线铺层的复合材料相比，变刚度复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了49％、42％和28％、32％;纤维直线铺放的复合材料层合板的断口破坏较为严重。纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的结构性能得到了显著提高。