几何非线性是大展弦比机翼的一个典型特征，在其气动弹性分析中，传统的基于小扰动的线性分析方法已不再适用，必须采用非线性气动弹性分析技术。本文借助于多学科优化设计平台ISIGHT，对NASTRAN与MATLAB进行集成，提出了一种大展弦比机翼非线性气动弹性分析计算方法。它们可由以下步骤组成：1）在给定的飞行条件下进行非线性静气动弹性变形计算，通过迭代求得其静平衡位置；2）在此位置对系统进行线化和线化后的模态分析，根据所选分析类型（静态发散或颤振）输出数据；3）将2）中输出的数据通过DMAP语言引入到NASTRAN的气动弹性分析序列中；4）将3）中求得的动压值与前一步动压进行比较，设定收敛指标，通过迭代得到机翼的非线性气动弹性特性。经算例证明，本方法能有效的计及结构几何非线性对机翼气动弹性特性的影响，并能实现自动求解，具有较好的工程适用性。利用该方法分别对不同算例进行了静气动弹性分析与颤振分析；并进一步探讨了不同初始攻角下几何非线性对机翼颤振速度的影响。采用上述方法，结合ISIGHT软件自身优化功能，在不改变机翼结构重量的前提下，以机翼蒙皮铺层角度为设计变量，以机翼非线性颤振速度为优化目标，实现了对大展弦比机翼的非线性气动弹性剪裁设计，通过算例说明了复合材料层合板的铺层角度对机翼非线性颤振速度的影响。