热胀冷缩是自然界中普遍存在的现象。大的温度变化通常会引起大的温度应力，降低构件的结构稳定性和安全可靠性，甚至造成结构破坏。航天器中使用的材料需要经受高低温交变过程，为有效地保证材料性能的稳定，该材料必须具备高的热稳定性。因此，零膨胀材料是满足航空航天领域特殊要求的理想材料，而热膨胀系数则是表征材料热稳定性的重要指标，对材料热变形的研究可以简化为对材料热膨胀系数的研究。实现对热膨胀系数的调控，获得近零膨胀的材料逐渐成为高端技术领域的重大需求。本课题以M40J/TDE86复合材料层合板为研究对象，以理论计算、ANSYS模拟及试验分析为研究手段，完成了层合结构复合材料热膨胀系数的预测和数值模拟，并对复合材料的铺层方式进行设计和优选，以实现构件具有微膨胀的性能。　　首先依据零膨胀设计理念在对原料进行优选的基础上，利用经典层合板理论推导了分别适用于单向板及层合板的热膨胀系数计算公式;其次，运用ANSYS有限元软件对均匀温度场中层合板的变形及应变进行了模拟，通过与实验测试结果的对比，分析了理论预测及ANSYS模拟的可信度;最后，计算并分析了纤维体积分数、铺层方式、铺层比、铺层顺序等因素对层合结构复合材料热膨胀系数的影响，并根据给定的单向板性能数据及构件的设计指标，设计了多种层合板铺层结构，通过对不同结构的有限元数值模拟，最终优选出满足近零膨胀杆件的铺层设计。研究结果表明:通过合理的铺层设计能实现构件单方向或多方向近零膨胀;理论计算与ANSYS模拟均能较准确地预测复合材料的热膨胀系数，其中ANSYS数值模拟结果与理论预测结果有较高的吻合度，误差为3.75％，ANSYS数值模拟结果与实测值之间的误差范围为0.68％～5.02％，预测误差均在可接受范围之内;纤维体积分数、铺层方式及铺层比对热膨胀系数的影响显著，纤维体积分数可以控制在50％～65％之内，适当增加30°层的数量可以达到降低层合板X向热膨胀系数的效果。