复合材料夹层结构具有比强度、比刚度高，重量轻以及良好的抗疲劳特性等诸多优异性能，近年来在飞机结构工程设计中获得了广泛地应用。复合材料夹层结构设计的最大特点在于将力学设计和结构设计相结合，而且设计变量更多、影响因素更为复杂，因此其优化设计工作显得尤为重要。 本文在分析复合材料夹层结构设计技术及优化设计方法的基础上，应用ANSYS软件环境，以复合形法和零阶法(子问题逼近法)为优化方法，系统、深入地研究了适合于结构形式较为复杂的复合材料夹层结构的实用优化设计技术。论文的主要内容包括以下几个方面：深入挖掘、开发了ANASYS软件所提供的技术工具和参数化编程语言(APDL)，实现了复合材料蜂窝夹层结构的参数化有限元建模以及相关状态变量的近似计算。这些技术的开发、应用，增强了模型数值分析的通用性，为复合材料夹层结构的优化设计提供了基本保证。 综合考虑了复合材料夹层结构的等效模型理论、优化设计中的诸多细节问题，研究了复合材料夹层结构的优化设计准则。探讨ANASYS软件与外部优化算法的接口连接技术，大大提高了优化设计技术的实用性。 研究了复合形法的基本原理和ANSYS软件的优化技术，在此基础上编写了复合材料夹层结构的优化程序，并以一个具体的结构为例进行优化，对优化程序进行了验证，并对优化结果做了深入地分析、讨论。 本文通过复合材料夹层结构的优化设计工作，总结了ANSYS软件系统进行复合材料结构优化设计分析的一般步骤、方法、技术、技巧，对于开发适用于大型复合材料夹层结构的优化程序做了有益地尝试。