先进复合材料以其高强度比、质量轻等优点,广泛应用于航空航天领域,在飞机、汽车等民用领域也广泛应用。但是由于其制造工艺复杂、制作成本高而影响了国内复合材料领域的发展与应用。国外复合材料铺放技术发展时间长,其自动铺放设备路径规划的研究远超国内,而国内由于技术封锁,现阶段大部分的先进复合材料的铺放还停留在手工铺放。复合材料设计制造一体化技术对复合材料制造至关重要,能够对复合材料自动铺放的发展起到很大的推动作用。本文应用top-down(自上而下)的多尺度设计理念,提出了针对复合材料的多尺度设计制造框架。从复合材料的设计出发,建立了从基于宏观的初步模型到基于细观的详细模型以及微观模型的衍化方案。提出了从多尺度角度对复合材料设计模型进行可制造性分析的框架。建立以NURBS(非均匀有理B样条)为核心表达的设计、分析方案,将设计模型、可制造性分析建立在统一数学表达中,达到设计制造一体化。从多尺度的角度对复合材料进行建模,利用NUBRS对型置点进行插值建立复合材料宏观几何模型,基于Voronoi图方法建立了材料分区方法以及纤维方向细观表达。提出了针对复合材料构件特征的MetaMesh分区设计理念,建立复合材料构建特征分区边界生成算法,将宏观模型与细观模型联系起来,完善了设计模型的衍化能力,建立了基于NUBRS的复合材料层合板模型并建立了复合材料的微观模型。建立了针对复合材料设计模型的预浸带铺放分析,对基于NURBS设计模型进行分区处理,引入了基于贝塞尔曲面的测地线问题。从微观角度分析了单向纤维铺放时的形变机制,基于微分几何分析单向纤维铺带在自由曲面上可能出现褶皱拉伸的条件,并作为设计模型可制造性分析的判据,提出设计模型中可能出现缺陷的位置作为设计模型可铺放性的评价,并应用MATLAB进行仿真验证。开发了针对复合材料设计制造一体化分析系统。开发了基于MATLAB的复合材料设计制造系统,实现了初步模型、详细模型、设计模型、可制造性分析的集成。并以机翼蒙皮构件为例验证了系统对复合材料的设计制造一体化分析的正确性。