随着汽车对碰撞安全性能、节能环保的要求越来越高,使用质量更轻、安全性能更好的材料成为车身轻量化最有效的途径之一。金属/碳纤维混合材料,将低密度的复合材料与低成本的金属材料结合在一起,有望将复合材料的破碎变形与金属的塑性变形相结合,为车身提供兼具成本效益的高效的能量吸收装置,具有巨大的潜力。本文依托国家重点研发计划项目（2017YFC0803904）和国家自然科学基金项目（51905042）,通过卷压工艺和吹气模压工艺分别制备了一系列几何尺寸相同的组合方式一型（铝管在内部,机织碳纤维在外部）和组合方式二型（铝管在外部,机织碳纤维在内部）混合材料方管,采用准静态压溃实验和有限元仿真相结合的方法研究了金属/碳纤维混合材料薄壁方管的耐撞性能。观察对比各试样实验的变形模式与位移-载荷曲线数据,探讨了混合材料方管的压溃性能。实验结果表明:组合方式二型混合材料方管各部分的破碎程度比组合方式一型混合材料方管更大,其能量吸收值大于具有相同结构参数的两种单一材料管的能量吸收值之和,表现出较好的耐撞性能。基于非线性有限元软件ABAQUS/Explict分别对耐撞性能较好的组合方式二型混合管、铝方管和碳纤维方管进行了数值模拟并与实验结果进行对比验证。仿真结果表明:混合方管的数值模拟与实验在失效模式和载荷-位移曲线的表现上呈现出较为一致的趋势,为后续需要大量模型计算的参数分析和迭代优化打下了基石并利用验证后的有限元模型开展参数研究。考虑到在生产制造等过程中设计参数会不可避免地产生误差波动,使得性能约束指标超出约束边界。因此为了在优化耐撞性能指标的同时,降低性能约束超出约束条件边界的概率,对混合管的耐撞性能指标开展了满足可靠性的多目标优化设计。优化结果表明:可靠性优化解的约束CFE的可靠度为98.32%,比确定性优化解的87.36%高出10.96%,大幅降低了设计值的失效概率,使得混合材料方管的设计具有更高的可靠度与更好的实际应用性。