复合材料翼面设计是一个涉及结构力学、空气动力学和控制工程等多个学科的复杂过程。各个学科的要求既相互矛盾又相互联系，需要使用有效的数值分析方法和先进的优化算法进行综合与折衷。因此，本文重点探讨了复合材料翼面结构综合优化设计问题涉及到的二个重要方面：面向设计的结构分析方法和综合优化算法。 首先，复合材料翼面结构综合优化设计需要反复进行结构静力和动力特性分析，如果采用有限元模型(Finite Element Model，简称FEM)，则其工作量太大。鉴于此，常常采用连续的等效板模型(Equivalent Plate Model，简称EPM)。 目前，基于全局Ritz求解技术的复合材料翼面结构等效板方法已用于气动弹性的基本研究和优化设计，但还不够成熟。因此，本文发展了一种新的复合材料翼面结构等效板建模技术。根据翼面的几何和结构特点，新技术能够自主选择经典板理论(Classical Plate Theory，简称CPT)或第一阶剪切变形板理论(First Order Shear Deformation Plate Theory，简称FSDPT)，具有模拟空心、实心、夹层和组合等形式的翼面结构及三维建模的能力。它使用简单多项式作为Ritz基函数、定义翼面的几何和结构参数，利用Rayleigh-Ritz方法导出翼面结构的刚度矩阵、质量矩阵和载荷向量及其灵敏度的解析表达式，通过排除位移函数中某些选定的项或在指定点使用约束弹簧施加各种边界条件，考虑横向剪切变形和使用多组Ritz基函数改进分析的质量，使用等效蒙皮和等效夹芯技术提高计算效率。 其次，复合材料翼面结构综合优化设计灵活且复杂，它给使用数学规划方法的设计优化带来了许多困难。为了克服这些困难，本文： (1)提出了分层优化设计(Hierarchical Design Optimization，简称HDO)技术。它将复合材料翼面结构综合优化设计问题分解成两个易于求解的子问题：顶层优化设计和底层优化设计。顶层优化设计以复合材料蒙皮和腹板等层合板的厚度和几何因子以及其它结构尺寸为设计变量，以结构质量最小为目标，考虑性能和边界等约束，采用数学规划方法求出顶层最优设计变量。底层优化设西北工业大学博士学位论文计以复合材料蒙皮和腹板等层合板各分层的厚度(或铺层数)、铺层角和铺层顺序为设计变量，以层合板的几何因子与顶层优化设计给出的最优几何因子之间的误差最小为目标，考虑层合板厚度和制造工艺性约束，采用数学规划方法或遗传算法(Genetic Algorithm，简称GA)求出底层最优设计变量。 (2)提出了基于GA的复合材料层合板叠层顺序优化设计(StackingSequenee Optimization，简称550)方法，用于Hno的底层优化设计。在550中，层合板各分层的厚度必须是单层材料厚度的整数倍，铺层角取作一些标准的角度，各分层在层合板厚度方向上的相对位置可任意变化，利用GA求出满足给定厚度和几何因子要求的层合板最优铺层结构。 (3)提出了自适应杂交、自适应突变和多重动态优选等遗传算子，旨在提高GA的可靠性和效率。自适应杂交和自适应突变算子能够根据每个成员的适应度自动地改变交叉和突变的概率，多重动态优选算子能够保证父代优秀成员的品质传给后代，因而它们将有助于GA的收敛，加快进化过程。 最后，基于EPM和改进GA，运用HDO技术设计了XY一20导弹的复合材料翼面结构。设计中考虑了强度、位移、颤振和发散等多种设计要求。其设计变量多，约束条件复杂，非线性程度高。经优化设计后，其结构材料分布趋于合理，结构质量大大减小。设计结果表明，基于EPM和改进GA的HDO技术具有较高的计算效率和设计质量。