碳纤维复合材料作为一种新型材料,具有强度高、刚度大、可设计等一系列优点。近些年来,在航空、机械、医学等领域日益受到广泛的应用。但是在实际工程应用中,常需要在复合材料层合构件上开孔,构件承受载荷时容易在孔周围产生应力集中。由于此种现象的存在,层合构件承载能力降低,容易失稳。因此,对于如何降低层合板孔周围的应力集中,提高层合板的承载能力已经成为众多学者研究的问题。本文基于有势流场函数设计复合材料层合板的变刚度铺放轨迹,为提高层合板的力学性能提供一种新的有效解决方法。利用有势流场函数构造变刚度的铺放轨迹,建立起铺放轨迹设计与力学分析之间的桥梁。曲线铺放轨迹使层合板在不同的位置具有不同的铺放角度,实现层合板铺放过程中不同位置处刚度的定点设计,充分利用了碳纤维的可设计性及承载能力,同时克服了传统直线铺放层合板整个构件刚度不变以及容易失稳的缺点。优化有势流场函数时,采用快速、高效的LM算法,该算法使流场中不同位置处速度方向与给定载荷工况下层合板对应位置处的最大主应力方向尽可能的一致,同时在算法中加入权重,使算法更具实用性。利用获得的曲线铺放轨迹,在满足层合板所需力学性能的同时,实现轻量化。在有限元的分析中,首先要利用铺放轨迹获得变刚度层合板的模型。先对含孔直线板与变刚度板进行拉伸仿真。通过对比分析,验证变刚度铺放对孔边应力集中的改善。其次,对复合材料层合板中的各组分进行力学性能参数的设置,采用MCT准则对它们进行独立的渐进失效分析。对比分析两类层合板的极限载荷,结果表明,采用变刚度铺放的含中心孔层合板的孔边应力集中下降了 10.67%,极限载荷提高了接近2倍,验证了变刚度曲线铺放方法的有效性。