汽车保有量的逐年增长,引起了系列社会问题,如能源过度消耗、环境污染等。由于汽车车身质量约占整车重量的30%-40%,采用轻质材料进行车身轻量化是降低能耗的重要途径和研究趋势。近年来,碳纤维增强树脂基（Carbon fiber reinforced polymer,CFRP）复合材料以其优异的比强度/刚度、易于成型、耐腐蚀和碰撞吸能特性,越来越广泛地应用于汽车车身结构。然而,与传统金属材料相比,CFRP复合材料存在原材料成本高、韧性差等问题,在冲击载荷作用下,结构性能可能发生突降,不利于结构的损伤监测。混杂低成本、高韧性纤维（如玄武岩纤维、玻璃纤维等）可有效降低复合材料结构成本,同时改善结构的耐撞性能。然而,目前针对纤维混杂结构耐撞性的研究仍不完善,已有研究较少考虑汽车车身碰撞工况和零部件结构形式。本文采用纤维混杂技术,基于汽车车身典型零部件结构和实际加载工况,采用实验测试和数值模拟相结合的方法,以纤维混杂比例、铺层次序和纤维种类等为变量,系统研究此类设计参数对复合材料薄壁结构耐撞性的影响规律;并基于均匀化理论和商用有限元软件,建立复合材料微/细观结构多相组分性能与宏观结构耐撞性的跨尺度计算模型。具体内容如下:（1）建立面向以平纹织物为增强体的CFRP复合材料多尺度计算模型。根据微/细观结构特点,基于连续介质力学理论,建立能有效描述微/细观尺度失效模式,如纤维丝/束断裂、基体开裂和分层失效等的力学模型。最后,基于宏观尺度复合材料薄壁结构失效模式特点,分别构建描述层内断裂和层间分层失效的力学模型。（2）纤维混杂对层合板弯曲性能影响规律研究。弯曲变形为复合材料薄壁结构常见失效模式之一,本文选择玻璃/玄武岩纤维与碳纤维为原材料,采用真空辅助成型工艺制备层间混杂层合板试件。通过三点弯曲实验,系统研究混杂比例、混杂铺层次序和纤维种类对弯曲性能的影响规律;并基于扫描电镜技术,获取混杂铺层方式对层合板失效模式的影响。采用层合板理论,验证并预测混杂铺层形式对层合板弯曲模量的影响,随后进行层间应力分布规律预测,对比分析混杂增强机理。建立纤维混杂层合板弯曲性能预测有限元模型,深入分析纤维层间混杂对弯曲性能的影响机理。最后进行层合板弯曲性能-成本分析,为后续复合材料薄壁结构设计提供借鉴。（3）纤维混杂对层合板低速冲击性能影响规律研究。选择玄武岩纤维和玻璃纤维与碳纤维进行层间混杂,采用真空辅助成型工艺制备层合板试件。考虑汽车车身薄壁结构中的典型冲击工况,通过低速冲击实验测试,评估纤维混杂层合板结构的抗冲击性能。对冲击响应过程和失效模式进行分析,获取纤维种类和混杂铺层方式对抗冲击性能的影响规律。随后基于连续介质力学理论,建立碳纤维/玄武岩纤维混杂层合板低速冲击有限元模型,获取冲击失效过程和冲击区域层间应力分布规律,揭示纤维混杂增强机理。（4）碳纤维/玻璃纤维混杂帽型结构轴向耐撞性研究。基于汽车车身薄壁吸能零部件结构特点,进行纤维混杂复合材料帽型薄壁结构设计,并采用热模压成型工艺制备测试样件。分别进行轴向准静态和动态加载测试,模拟碰撞事故中车身薄壁吸能结构轴向冲击变形过程。基于帽型结构的冲击载荷-位移关系和失效模式,提取典型耐撞性参数,研究加载速率、混杂比例和铺层次序等设计变量对帽型结构耐撞性的影响规律。（5）建立CFRP复合材料帽型结构轴向耐撞性多尺度计算模型。基于均匀化理论和有限元方法,建立面向复合材料薄壁结构的微-细-宏观跨尺度预测模型。在微观尺度研究中,构建包含纤维、基体和界面三相组分的胞元模型,通过数值测试获取纤维束等效力学性能,并与理论预测结果进行验证。在细观尺度研究中,构建包含纤维束和基体相的胞元模型,通过数值测试获取单层板力学性能,并与实验测试结果进行对比验证。最终基于多层壳建模方法,构建CFRP复合材料帽型结构有限元模型,并通过与实验结果对比,验证模型的准确性。计算结果表明:多尺度计算方法有效建立了复合材料微、细观结构特性与宏观结构冲击响应过程间的计算联系,可避免大量参数测试实验,提高设计效率。