轻量化设计是解决汽车节能和环保问题的重要技术手段之一。连续碳纤维织物增强复合材料作为一种比刚/强度高、可设计性好的新型轻质材料,在汽车领域逐渐得到了普及和应用。但是连续碳纤维织物增强复合材料具有相对复杂的空间结构且组成成分性能差异较大,因此力学性能较为复杂,性能预测难度也较大。为更加方便的使用和推广连续碳纤维织物增强复合材料,有必要针对其力学性能及应用展开系统而深入的研究。首先,本文采用自行设计的真空辅助成型工艺平台制备了连续碳纤维织物增强复合材料板材,并按照复合材料力学性能测试标准对制备材料进行单向拉伸试验、面内纵横剪切试验以及断口失效表征试验。经试验测试,连续碳纤维织物增强复合材料在面内剪切载荷作用下,材料的力学响应可以细分为三个阶段,即弹性响应阶段、弹塑性转变阶段以及裂纹传播与扩展阶段。此外,通过单向拉伸试验和断口失效表征试验可以看出,连续碳纤维织物增强复合材料在单向拉伸载荷作用下的力学性能响应呈现为线弹性行为,且断裂失效模式为脆性断裂失效模式。其次,研究在微观尺度条件下,以连续碳纤维织物增强复合材料细观组分为研究对象,采用基于混合法则和半经验公式的理论计算方法对碳纤维丝束的弹性性能响应进行预测,并与试验结果进行对比,误差处于允许范围之内。随后,基于微观尺度力学理论计算结果,采用有限单元法,围绕连续碳纤维织物增强复合材料周期性单胞结构开展介观尺度数值模拟。本文通过改变单胞模型中碳纤维体积分数分析材料的弹性性能响应,并与试验结果进行了对比,分析结果表明,材料横/纵向弹性模量随着纤维体积分数的增加呈线性增加,对其敏感性较高,其他弹性常数虽然也有逐渐增长的趋势,但是敏感性相对较小。最后,基于材料多尺度力学性能分析结果,本文以连续碳纤维织物增强复合材料汽车顶盖为研究对象,开展了同时兼顾制件刚度要求和成型工艺要求的多批次铺层优化设计。通过多批次铺层优化设计,在保证制件满足刚度要求和成型工艺要求的同时,获得制件最佳的铺层厚度和铺层顺序,较原始钢制件质量降低了59.3%。随后,研究基于多批次优化结果开展了连续碳纤维织物增强复合材料汽车顶盖树脂流动仿真,并与制件成型试验结果进行了对比,有效预测了树脂流动时间。