Ti-C复合材料混杂层压板(Titanium-Carbon fiber metal laminates,简称Ti-C FMLs)是由碳纤维增强复合材料(简称CFRP)层与钛合金层交替铺层而形成的一种特殊的混杂结构。Ti-C FMLs继承了CFRP的轻质高强以及钛合金抗冲击、延展性大的优点,近年来在航空航天应用领域正受到越来越多的关注。其中,Ti-C FMLs的振动特性、连接技术等问题也成为其广泛应用需要急迫解决的问题。本文从原材料选择、钛合金层表面处理、胶膜铺设等工序入手,探索了Ti-C FMLs的热压成型工艺,成功制备了Ti-C FMLs。本文使用先进的激光测振技术,对制得的Ti-C FMLs试件进行了自由振动试验,研究了尺寸效应对Ti-C FMLs固有频率的影响。在此基础之上,使用MSC.PATRAN/NASTRAN有限元软件分析计算得到不同钛合金含量的Ti-C FMLs的固有频率,证明自由频率会随着钛合金含量的增加而降低。此外,本文参考ASTM(美国材料与试验协会)聚合物基复合材料层压板性能测试标准试验方法,对Ti-C FMLs试件进行了室温下的单钉双剪孔挤压静力试验和疲劳试验、开孔拉伸静力试验和疲劳试验,分析其连接性能和强度,研究了Ti-C FMLs的失效模式。并且使用有限元软件ABAQUS的用户自定义子程序UMAT,模拟了Ti-C FMLs的渐进失效过程,分析计算结果与试验结果吻合良好。最后,以某型飞机机翼主梁钛合金-碳纤维复合材料连接结构设计为项目背景,探索了金属-复合材料机械连接的分析方法,以及不同结构设计方案下的钉载分布问题,根据有限元分析计算的结果,从三种机翼主梁连接结构设计方案中选出了最优方案,为实际应用提供重要依据。本文的研究结论可以为Ti-C FMLs的结构设计提供设计分析依据及基础试验数据。