轻量化是汽车节能减排的有效技术途径之一,碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)具有密度低、比强度高、抗疲劳性好等特点,对汽车轻量化能够起到良好效果。随着对汽车多材料轻量化结构需求的增加,CFRP与铝合金(Al)的连接问题日益受到广泛关注。胶接和机械连接均是实现CFRP/Al连接的可能技术手段,但是由于胶接具有瞬间失效问题,而机械连接预制孔又会对CFRP力学性能造成弱化,胶铆混合连接方式是可考虑的更好选择,这就构成了本文的研究主题,特别地对多钉铆接与胶接所构成的混合连接技术开展了系统研究。首先,对弹塑性力学理论进行梳理,了解CFRP层合板力学基础理论,对CFRP常用的失效准则和刚度退化准则进行归纳总结,并且利用热压罐工艺制作了CFRP板材。其次,针对CFRP/Al多钉铆接接头,开展了CFRP、5052铝合金和2A10铝合金的材料性能试验,得到了相关的力学性能参数,为创建接头的三维累计损伤失效有限元模型奠定参数基础。利用Hashin失效准则和Ductile准则建立CFRP/Al多钉铆接接头有限元模型,并利用单搭接接头和T型接头试验结果对有限元模型的有效性进行了验证。基于该模型开展单钉、双钉和多钉铆接接头性能对比分析,以及接头性能的影响因素分析,较系统地研究了铆钉直径、铆钉排距和铆钉列距对接头力学性能的影响。随后,基于胶层内聚力模型建立CFRP/Al胶接接头有限元模型,并通过试验验证了模型的有效性。利用仿真模型对胶层内部的应力分布、断裂形式进行了分析,发现胶层的厚度和接头搭接长度对剪切强度的影响较大,但对剥离强度的影响相对较小。然后,选择先压铆后胶粘剂固化的方式进行胶铆混合连接,通过试验和仿真发现胶铆混合连接具有更大的剪切失效载荷和剥离失效载荷,并且具有更好的吸能性,有利于结构抗撞性的提升,为混合接头的工程应用提供了一定的参考。最后,以胶铆混合连接接头的剪切强度和剥离强度作为优化目标开展了设计优化。采用正交试验的方法获取创建近似模型的样本点,对比了响应面模型(RSM Model)、径向基神经网络模型(RBF Model)和克里金模型(Kriging Model)的拟合精度,结果表明针对这一问题,径向基神经网络模型具有更优秀的近似建模效果。利用所建立的近似模型,采用NSGA-II多目标优化方法得到了胶铆混合连接接头的Pareto前沿,并且对优化结果进行了仿真验证,保证了优化方案的有效性。