多材料车身结构的设计过程必然涉及异质材料的连接问题,异质材料的连接技术是实现汽车轻量化的关键技术之一。本文开展碳纤维复合材料(CFRP)与铝合金材料(Al)之间的胶接、无铆钉铆接及混合连接技术研究,综合运用有限元理论、多目标优化方法,以及灵敏度分析等技术,以接头剪切性能和剥离性能为优化目标,在实现结构轻量化的同时,提升接头的力学性能。首先,对现有接头连接方式进行梳理,了解不同连接方式的发展趋势、优势与不足。选取CFRP与铝合金作为被连接材料,对胶接、无铆钉铆接及混合连接等连接方式的国内外研究现状进行归纳总结,分析不同连接方式在轻量化车身结构上的典型应用场景。其次,开展建模参数试验及模型验证。依据GB和ASTM标准对CFRP、A1和胶粘剂的材料性能参数进行测试,获取材料性能参数并分别建立其本构模型。利用有限元方法建立试件分析模型,与试验结果进行对比,验证材料本构模型的有效性。之后,开展胶接和无铆钉铆接的连接性能研究。对胶接和无铆钉铆接两种连接方式的基础理论、受力和失效模式进行分析。建立单搭接和L型剥离的有限元仿真模型,并开展试验验证,分析不同因素(胶接:搭接长度、搭接宽度、胶层厚度、母材厚度;无铆钉铆接:凸模直径、凸模圆角半径、拔模角度、凹模深度)对两种连接方式力学性能和吸能特性的影响规律。同时,为提升接头性能,还分别对两种连接方式下的接头结构(胶接:弧形和矩形凹槽结构;无铆钉铆接:多铆点结构)进行了设计分析。然后,对胶接和无铆钉铆接两种连接方式进行组合设计。胶接存在脆性失效、剥离强度低等问题,无铆钉铆接则可以弥补上述缺陷,故而对由两者组成的混合连接性能开展研究。混合连接涉及工艺顺序,本文对先铆接后固化、先固化后铆接两种连接工艺进行分析,为保证胶层不被破坏,选取先铆接后固化工艺。采用试验与仿真相结合的方法,对混合连接接头的力学性能开展分析,并与单一形式的胶接、铆接进行对比,结果表明:混合连接接头可以实现两种连接的有效互补,实现接头分步失效。最后,根据混合连接分步失效的特性,考虑多种因素对接头性能的影响。本文采用分步优化技术,分别建立两种连接方式的近似模型,采用多目标优化方法对胶接和无铆钉铆接进行优化设计,获取两种连接方式的最优配置Pareto解集,并对部分优化结果进行分析验证。结果表明:近似模型精度较高,优化结果与仿真结果误差可控制在9%以内,分步优化最优结果即为混合连接最优结果,分步优化技术可以实现混合连接接头的优化设计。