磁悬浮车辆作为一种快速、舒适、环保的交通出行工具已经成为轨道交通行业未来发展的主要趋势之一。磁悬浮车辆在运行过程中依靠电磁力支撑车体自重和乘客重量,因此其轻量化设计具有十分重要的意义。碳纤维复合材料由于具有高比模量、高比强度等优异力学性能而被逐渐应用于磁悬浮车体轻量化设计中。但碳纤维复合材料结构的力学性能与其铺层方式密切相关,通过铺层优化可以充分发挥其优异的力学性能。因此本文将通过材料力学性能试验、数值仿真方法和遗传算法对碳纤维复合材料的铺层优化展开研究。首先,根据纤维增强聚合物基复合材料力学性能试验标准要求,对编织碳纤维复合材料开展了拉伸、剪切和压缩力学性能试验。通过试验获得编织碳纤维复合材料的基本力学性能参数、环境系数以及材料在不同载荷形式下的力—位移和应力—应变曲线。其次,通过试验对二维Hashin损伤模型和织物复合材料损伤模型进行了验证,发现织物复合材料损伤模型具有更高的仿真精度。因此,研究了织物复合材料损伤模型的层间粘接域层数和单元类型两个仿真变量对其仿真精度的影响。发现随着层间粘接域层数的增加,仿真分析得到的力—位移曲线和应力—应变曲线基本一致,但计算时间急剧增加。使用不同单元类型对仿真分析结果影响很小。然后,基于“设计—分析—优化”一体化的理念,采用编织碳纤维复合材料对某型号铝合金磁悬浮车体的车厢结构进行了轻量化设计,实现车厢结构减重43.9%。并采用高精度数值仿真方法对碳纤维复合材料车厢在整车结构下进行了静强度仿真分析,发现在底架边梁部位应力过大,因此需对该部位进行铺层优化来降低其应力值。最后,通过Python对有限元软件进行二次开发,实现了碳纤维复合材料结构的参数化仿真分析。然后根据遗传算法和参数化仿真分析方法编写了碳纤维复合材料铺层优化算法。并采用该算法对碳纤维车厢底架边梁进行了铺层优化,优化后的最大拉伸应力为440.9 MPa,相比优化前下降了11.9%。