变刚度复合材料是一类新型复合材料,相比传统复合材料,它的设计空间更广阔,可实现面内各点刚度的人为设计。由于变刚度复合材料的纤维束可以沿曲线路径铺设,其铺丝方案复杂多样,加大了优化设计的难度。为提高优化算法在变刚度复合材料优化问题中的寻优效率,本文依据设计的优化问题选取合适的优化算法或改进当前算法来提高算法寻优效率,缩短整个优化流程的总时长。本文以MATLAB为优化设计平台,通过修改Python脚本中相关参数来改变有限元建模参数,然后导入ABAQUS完成有限元计算。对于无需有限元计算的优化问题,直接在MATLAB中完成优化设计。文中选取了三个变刚度复合材料优化问题,并对相关算例进行了分析:(1)变刚度板的面内刚度优化设计问题。文中通过差分进化算法优化纤维铺设方案中的参数,使板的刚度达到设计目标值,同时对当前的自适应差分进化算法进行改进,以提高优化设计精度和寻优率;(2)变刚度板弯曲挠度的优化设计问题。为减少板受力弯曲时的最大挠度,运用引力搜索算法优化铺设方案参数,并引入动态维度搜索来提高传统引力搜索算法的局部寻优能力;(3)变刚度圆柱壳的线性屈曲载荷优化问题。在纤维铺设角线性变化的基础上,本文设计了铺设角非线性变化的铺丝方案。以轴压、外压和内压等多种组合荷载下圆柱壳的屈曲临界载荷为设计目标,应用径向基函数代理模型对铺丝方案中相关参数进行优化,并进行了相关分析。结果表明:(1)在处理本文的多变量(包含连续变量和离散变量)优化问题时,相比现有的差分进化算法,改进的自适应差分进化算法更加稳定且计算效率更高;(2)在变刚度层合板弯曲挠度的优化设计问题中,基于邻域动态维度搜索的引力搜索算法弥补了传统引力搜索算法局部搜索能力差的缺陷,前者寻优效率更高,收敛速率更快,优化结果可为变刚度层合板的优化设计提供参考;(3)为提高变刚度圆柱壳的抗屈曲性能,运用径向基函数代理模型优化两种铺丝方案(纤维角大小分别呈多项式函数和三角函数变化)中的参数,发现三角函数的铺丝方案设计空间更广阔,优化结果更好,且优化后两种铺丝方案的铺设角变化曲线十分接近,间接验证了优化算法的准确性。