由于碳纤维薄壁结构具有优异的碰撞吸能特性与轻量化效果,因此在汽车、航空航天飞机、高铁等领域被广泛应用。现有的研究主要集中于单胞碳纤维薄壁结构,而单胞碳纤维薄壁结构已不能满足日益增长的吸能要求与轻量化需求,因此多胞碳纤维薄壁结构凭借其更优的吸能特性被逐渐关注起来,但目前对多胞碳纤维薄壁结构的研究尚未全面,并且缺乏对多胞碳纤维薄壁结构的高效的设计方法。本文以多胞碳纤维薄壁结构为研究方向,提出一类碳纤维新型多胞薄壁吸能结构,并且构建一种该类结构的由“数据”到“设计知识”的科学设计方法,并将该设计方法应用于工程实际。本文主要研究内容如下:（1）碳纤维新型多胞薄壁结构碰撞性能实验。首先,提出碳纤维多胞新型薄壁结构的结构设计方法;其次,制定该新结构的成型工艺;最后,通过碳纤维新型多胞薄壁结构轴向压溃实验,记录失效模式,并提取评价指标（平均压溃力、吸能值、比吸能）,从定性、定量角度分析该结构的压溃变形模式、吸能特性的影响因素,评估碳纤维新型多胞薄壁结构不同胞元数目、不同铺层方式时的碰撞性能。（2）碳纤维新型多胞薄壁结构碰撞性能数值模拟。基于ABAQUS平台并结合复合材料混合建模技术以及VUMAT子程序建立碳纤维新型多胞薄壁结构轴向压溃的仿真模型,并与实验结果进行对比验证了仿真模型的精度;基于该仿真方法对碳纤维新型多胞薄壁结构进行敏度分析,揭示了不同设计变量对吸能特性的影响规律;最后,对实验试样演化构型进行轴向压溃仿真分析,探究了演化构型的吸能特性。（3）碳纤维新型多胞薄壁结构构型矩阵。首先,以构型演化思想为启发,根据不同设计变量演化关系构造碳纤维新型多胞薄壁结构构型矩阵;利用前述数值研究方法对矩阵中构型进行了仿真模拟,分析了演化参数对碰撞吸能特性的影响规律;其次,建立吸能特性评价指标与设计变量之间映射关系的响应面代理模型,并验证模型精度;最后提出碳纤维新型多胞薄壁结构设计流程,实现从“数据”到“设计知识”的高效设计,可为实际生产设计提供技术指导。（4）碳纤维新型多胞薄壁结构在汽车前端吸能装置上的应用。以某款汽车前端吸能装置的吸能盒为设计对象,通过前一部分中的设计方法对吸能盒结构利用碳纤维新型多胞薄壁结构进行了替代设计,并利用数值研究的方法对该结构进行了偏置碰撞工况下的分析计算,得出结论如下:替代设计后的汽车前端吸能装置在质量降低14.5%的情况之下,吸能效果提升3.4%,兼顾了吸能特性与轻量化效果,并对此结构进行优化设计,进一步提高吸能效果。