弯扭耦合效应对于提升机翼结构的静、动力学性能具有很大的帮助,可以充分利用弯扭耦合效应,设计出满足强度、刚度等性能指标要求且使得结构重量更轻的飞行器结构。本文首先归纳总结了近40多年来弯扭耦合复合材料机翼结构分析模型的发展历程。对比分析了其优缺点,总结了相关研究方法和成果,并指出分析模型的意义和不足;其次基于等效板模型建立弯扭耦合复合材料机翼的分析模型,运用4自由度微分求积法求解所建立分析模型的控制方程,再用四自由度微分求积单元法解决材料不连续弯扭耦合复合材料机翼分析模型的求解问题。算例证明本文所建立的数值求解方法对弯扭耦合机翼结构分析模型的求解是可行的。根据上述建立的弯扭耦合结构分析模型的求解流程,进一步研究复合材料参数和耦合刚度对机翼静、动力学特性的影响;随后介绍了两类弯扭耦合复合材料机翼结构剪裁方法。并运用通用算例,对上述剪裁方法进行分析比较;最后我们通过所建立的弯扭耦合复合材料机翼结构优化设计策略,针对某复合材料前掠翼和复合材料后掠翼,完成了机翼结构剪裁优化设计。对每一种机翼构型,都采用对称均衡和对称非均衡两种铺层形式,并对相应的优化结果进行对比分析。