随着全世界汽车保有量的持续增加,交通事故发生的概率日益增大,汽车尾气排放量也与日俱增,汽车的安全问题和环境污染问题迫在眉睫。传统车身设计通过提高汽车质量来增加碰撞安全性,这会带来更多的能耗和更高的尾气排放量。轻量化设计则是在新材料、新工艺、新结构等领域进行全方位探索,力图在设计汽车车身结构时能兼顾碰撞安全性和轻量化设计要求。碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)具有极高的纤维轴向比强度,通过合理的设计可以得到吸能承载特性优异的薄壁吸能结构,特别适用于制造包括吸能盒在内的汽车被动安全防护结构。本文以汽车轻量化为目标,提出并构建了一种新型汽车多胞金属-碳纤维薄壁复合管结构,通过仿真和实验对其轴向压溃性能展开了系统的研究。首先,基于不同截面形状的金属多胞结构设计方案,通过数值方法评价了它们的轴向压溃性能,验证了多胞填充圆管这一截面形状具有优异的吸能特性。然后,依照ASTM复合材料类相关标准,测量了本研究所用的CFRP材料的基础力学性能参数,通过CFRP单管的轴向压溃实验和仿真进行有效的对标,验证了CFRP管数值建模的有效性及相应力学参数的准确性。基于粘接方法,制备了多胞CFRP薄壁复合管结构。对不同胞元数量、壁厚以及胞元管径的多胞CFRP薄壁复合管进行了轴向压溃实验研究。结果表明:多胞CFRP薄壁复合管是一种轴向压溃性能优异的薄壁结构。在长径比一定的情况下,增加CFRP胞元数目或者壁厚可以有效提高其轴向压溃性能;在类蜂窝设计结构中,外圈胞元数量越多、管径越小,多胞CFRP薄壁复合管的轴向压溃性能越好。进一步设计制备了具有不同设计变量的多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构。对所有实验样件进行准静态轴向压溃实验。结合有限元数值模拟,从压溃失效模式以及峰值力、比吸能等评价指标方面对比分析了不同设计因素对多胞Metal-CFRP复合薄壁管结构压溃性能的影响,并对规律进行了归纳总结。结果表明:多胞Metal-CFRP薄壁管构件也具有优异的轴向压溃性能且性价比更高。胞元和外管的材料强度主要影响多胞Metal-CFRP薄壁复合管结构的压溃峰值力和吸能值,并且呈现正相关关系;内部胞元数目的增加可以有效提高Metal-CFRP构件相关压溃性能,但会使比吸能指标降低。总的来说,多胞Metal-CFRP复合管是一种具有优异碰撞吸能潜力的创新型薄壁结构,可有效应用于实际汽车车身抗撞吸能结构设计中。