纤维复合材料薄壁结构具有铺层易设计和树脂基的环境适应性强等特点，一直成为国内外研究的热点。在上世纪60年代，复合材料制作伸展臂结构被首次提出，相比传统的桁架等可展开结构，可以满足重量轻、收拢体积小、展开后高比刚度和比强度的要求。本文将从双Ω薄壳结构设计优化、材料选取与制备等方面入手，重点研究复合材料层合壳的铺层设计、弯曲特性、稳定性以及动态特性，为细长可展开复合材料薄壁结构技术应用的发展提供了依据。　　首先，以惯性矩为设计目标，给出了碳纤维复合材料双Ω薄壳结构的截面设计和铺层设计方法。将同等边界条件下的半圆截面与双Q薄壳截面进行对比，给出了后者截面惯性矩、极惯性矩和弹性应变能公式并进一步分析了四层不同铺设角度下的等效弹性模量，为薄壳的结构设计提供依据。　　其次，针对双Q薄壳结构刚度特性，提出了侧压过程中截面顶点和两弧曲率转折点位移呈指数的变化规律。给出了双Ω薄壳结构在侧压、三点弯曲、轴向压缩状态下的各层应力和应变规律，与试验进行对比分析，验证了有限元分析的正确性。根据优化得到的截面几何尺寸，采用真空袋压成型工艺，用3k的T300碳纤维预浸料制备了长1000mm双Ω薄壳结构试件，针对(45/-45/-45/45)铺层结构进行了侧压试验、三点弯曲试验，轴向压缩试验，与仿真分析模型进行对比，验证了模型的正确性。给出了铺层刚度矩阵、侧压时结构易破坏部位受应力大小、三点弯曲结构最大承载力和轴向屈曲载荷四项指标的权重分配系数为0.4，0.3，0.2，0.1，依据该权重分配系数能够选择符合需求的双Ω薄壳结构铺层方案，结果表明(45/-45/-45/45)铺层的结构设计能够满足对展开与支撑作用的需求。　　最后，建立了双Ω薄壳结构的动态测试系统，采用Rayleigh方程，讨论展开程度及结构局部损伤对结构的动态特性影响规律。采用了单点激励多点响应的方式，得到了双Ω薄壳结构在展开，卷曲和局部屈曲破坏后的一阶、二阶固有频率。结果表明，卷曲后双Ω薄壳结构基频增大，局部屈曲破坏后的双Ω薄壳结构基频减小。