复合材料由于具有较好的比强度、比刚度,在航空航天结构中得到了广泛应用。与金属相比能够减轻结构重量。由于各种原因,需要在复合材料结构上开口。复合材料层合板在开口后会破坏纤维的连续性,从而降低了结构的承载能力;同时,在开口附近还会产生集中应力。因此,需要对开口部分进行补强设计。本文对受到剪切载荷作用的飞机机翼处开口补强优化设计方法进行了初步研究,总结了一套优化设计方案。研究主要包括:(1)优化方案的确定。对开口后的层合板进行分析计算,发现层合板发生了屈曲失稳,开口附近还发生了应变破坏。补强方案采用在开口附近对称插层补强方法,需要对补强片的外形尺寸和铺层厚度、方向进行优化设计;(2)多学科综合设计。使用iSIGHT的试验设计方法,通过拉丁超立方方法取得了30个样本点;使用等效模型的方法,对补强区域的层合板进行替换;使用PCL语言对30组数据进行建模,通过NASTRAN的优化计算得各样本点对应最优的质量响应;使用iSIGHT软件,建立样本点与质量响应近似模型并进行优化,得到最优的补强片几何外形及质量响应;对最优外形进行建模、优化得到对应的厚度;(3)还原模型及误差圆整。根据铺层基本规则及模型特点,对最优的补强区域层合板进行还原。修正等效模型造成的误差,最终的层合板能够恢复到开口前的承载能力。利用上述的优化方法,结构在增加较小重量的情况下达到了预期效果,较为成功地解决了工程设计问题。该优化方法具有一定的普遍意义,可以用于解决其他类型的复合材料补强优化问题。