纤维金属层板能够结合金属材料和传统纤维复合材料的特点,具有高比强度、高比刚度等优良性能,是轻量化材料的重要研究方向。近年来对于纤维金属层板的抗冲击性能研究主要集中在平板结构,在低速冲击性能研究中很少考虑材料的应变率效应,较少研究具体结构的应用。本文分析了碳纤维和铝合金的应变率效应,对纤维金属层板帽形结构的低速冲击性能进行了实验和仿真研究,分析了将纤维金属层板帽形结构应用于车身防撞梁的低速碰撞性能,并对车身防撞梁进行了优化设计。首先,对碳纤维和铝合金材料动静态参数进行实验研究,包括实验样件制备、实验原理分析、实验参数计算以及实验结果分析。分析动静态参数之间的差异发现强度发生较大变化,建立应变率与强度之间的函数关系,并重点从应变率影响应力的角度分析了应变率对材料强度的影响,预测了材料强度的变化规律。其次,对纤维金属帽形结构低速冲击性能进行实验和仿真研究,制备实验样件并进行不同能量下的低速冲击实验,建立相应有限元模型,验证动态参数和仿真模型的准确性。分析了帽形结构低速冲击性能的影响影响因素,对比了纤维金属层板、铝合金、碳纤维三种材料帽形结构的低速冲击性能,纤维金属层板表现出优良的性能。再次,将纤维金属层板应用于具有波纹夹层结构的车身防撞梁中,通过研究防撞梁上面板、芯板和下面板采用不同材料分布方案时对车身防撞梁低速碰撞性能的影响,综合考虑成本和可行性确定了上面板采用铝合金、芯板采用纤维金属层板、下面板采用碳纤维的初始设计方案,并与铝合金防撞梁、碳纤维防撞梁进行了对比分析。最后,对防撞梁初始设计方案进行优化设计,以质量、碰撞峰值力、吸能量作为优化目标,采用最优拉丁超立方试验设计方法生成样本点,建立响应面代理模型来提升计算速度,采用NSGA-Ⅱ算法对优化模型求解,依据偏好选取最终优化设计结果,并对优化设计效果进行分析验证。研究结果表明在纤维金属层板的低速冲击性能研究中有必要考虑材料的应变率效应,将其应用于车身主要承载部件可以提升碰撞性能,本文的研究在一定范围内丰富了纤维金属层板在动态冲击中的研究内容,扩展了纤维金属层板的轻量化应用场景。