随着全球碳排放问题的日益严重,电动车行业在近年来逐渐兴起。但续航里程一直是行业发展的痛点问题。在保证整车安全性的前提下,降低整车质量会大幅提高续航及电池的耐用性。因此对电动汽车进行轻量化设计就成为近年来的研究热点问题。复合材料具有密度小、强度高、可设计性等特点,而采用二维三轴编织结构的复合材料有着更好的整体性,并相对于传统的单向铺层复合材料具有更强的剪切强度以及抗冲击损伤特性,在汽车、航空航天、国防等领域有着广阔的应用前景。本文以二维三轴混合编织复合材料吸能梁为研究对象,在其轴向引入碳纤维纱线以增强其轴向力学性能,斜向采用玻璃纤维混合编织一方面提高其韧性和冲击性能,另一方面可以降低成本。从材料微观编织结构入手,研究细观设计参数对宏观压溃吸能性能的影响规律,建立材料结构一体化的设计方法,对二维三轴混合编织复合材料吸能梁的压溃吸能特性进行优化设计。具体如下:首先,对二维三轴混合编织复合材料进行了一系列力学性能试验测试包括:轴向拉压、横向拉压、剪切试验以获得其弹性与强度材料参数。基于LS-Dyna软件,遴选合适的材料模型、强度准则及性能退化模型建立二维三轴混合编织复合材料性能分析的有限元模型,并将计算的弹性与强度性能参数与试验结果进行对比,验证模型的适用性。其次,通过引入最小体积单元,并结合同心圆柱体模型（CCM）弹性参数预测模型和推广的层合板强度理论建立从细观参数到宏观性能的二维三轴混合编织复合材料的弹性和强度参数预测模型,并结合实验对预测模型进行验证,研究了编织角度对材料弹性和强度性能的影响规律。发现随着编织角度的增大,轴向杨氏模量Exx下降,横向杨氏模量Eyy持续增加;而剪切模量Gxy和剪切强度都在45度左右达到峰值,呈二次曲线变化;泊松比的变化趋势与剪切模量类似在0.3左右达到峰值,之后保持下降。随着编织角的增加轴向拉伸和轴向压缩强度在45度左右之前保持下降,之后保持上升;横向拉伸与压缩的强度在总体趋势上保持上升。最后,分析了二维三轴混合编织复合材料吸能梁受到压溃载荷时的稳定与非稳定失效形式,建立了吸能梁压溃的有限元模型并结合Kriging代理模型和拉丁超立方试验设计方法建立了该有限元模型的参数化代理模型,采用留一法（Loo）验证模型误差并分析了纤维体积分数与宏观压溃性能之间的关系。发现随着总纤维体积分数增加吸能梁压溃的峰值载荷逐渐增加,比吸能（SEA）呈现三角函数波动。随着碳纤维占总纤维的体积分数增加,比吸能和峰值载荷都持续下降;与之相反,随着编织角的增大比吸能和峰值载荷都保持上升。随后基于代理模型建立两类多目标优化模型。第一类优化设计吸能梁的最大耐撞性,分别以比吸能最大和峰值载荷最小为目标函数。第二类从工程应用角度出发,在保障耐撞性能的前提下以材料的成本和密度最小为目标函数进行轻量化设计。