随着自动铺放技术的逐步发展,现有的铺放设备已经可以实现纤维丝束的变角度铺放,使得铺放角度在同一铺层内连续变化。相比于固定角度的传统铺放模式,纤维的变角度铺放不仅可以增大设计的灵活性,而且还能够更加充分地利用复合材料的方向特性,使得提高构件的性能或减小构件的重量成为可能。本文针对利用自动铺丝技术制备的变角度层合板,旨在研究铺放轨迹的测地曲率对复材构件抗拉、抗弯性能的影响,主要研究内容如下:首先,研究了纤维曲线铺放的基准路径轨迹。基于自动铺丝轨迹设计的一般要求,着重对轨迹的铺放工艺性进行了分析,提出了影响轨迹可铺性好坏的因素;在前人研究的基础上,提出了一种新的纤维曲线铺放路径并对其表达式进行了推导,确定了变角度曲线铺层结构的表示方式,深入讨论了平行法和平移法两种变角度铺层的构建方法,比较了两种方法各自的优缺点,最终本文选用平移法对变角度铺层进行构建。其次,基于经典层合板理论,得到了变角度层合板的本构关系,发现随着纤维铺放角度的变化其结构内力也会发生改变,从而使得提升层合板的力学性能成为可能。针对纤维曲线铺层分析模型无法在ABAQUS中直接创建的问题,结合MATLAB软件应用离散的思想创建了变角度层合板曲线铺层分析模型,并利用ABAQUS有限元软件对传统和变角度层合板的拉伸、弯曲性能进行了模拟分析。然后,基于自动铺丝成型技术,对纤维铺放轨迹的测地曲率进行了分析,确定了实验的铺放工艺参数窗口,并运用等间距法进行曲线铺层的轨迹规划,提出了3条曲线铺层的设计原则,并借助自动铺放设备进行实际铺放实验,随后固化成型。最后,制备相关试样,并在力学试验机上进行了拉伸、弯曲性能测试,实验结果表明:当轨迹的测地曲率半径为1000mm,曲线铺层比例为50%时,即铺层为[<±12|0>/0/0]_s的层合板试样可以获得较优的拉伸、弯曲综合力学性能,此时的拉伸强度为1989MPa,弯曲强度为1383MPa,与0°直线铺层的传统层合板相比,拉伸强度仅下降9.882%,而弯曲强度却提升了22.82%。其指导意义在于,针对某些对拉伸强度要求不高的构件来说,可以适当牺牲一些拉伸性能来使得弯曲性能得到更大幅度的提升,从而可以获得满足受力要求的部件。