金属纤维层板(Metal Fiber Laminate,FML)层间破坏是一种常见的破坏形式,它不仅会导致强度和刚度的严重降低,并可能导致整个结构的灾难性失效。为了提高FMLs的层间断裂韧性和冲击性能,本文以AZ31B镁合金板材与碳纤维编织/环氧树脂聚合物预浸料(CFRP)粘结界面为研究对象,提出了一种新型粘结工艺,结合双臂悬梁(Double Cantilever Beam,DCB)及端边开口三点弯曲(Three Point End-Notched Flexure,3ENF)实验,使用智能算法确定了新型钎料粘结界面的力学性能参数;在此基础上,进一步研究了该纤维/镁合金混杂层板改进的拉伸与冲击性能及增强机理。另外,采用细观力学的研究方法,开发了石墨烯考虑团聚分布的建模程序,对石墨烯增强界面在动态载荷条件下抗脱粘性能机理进行了数值研究。最终系统分析了该混杂层板具有改进的界面I型断裂韧性及优良的抗低速冲击性能的原因。首先采用振动辅助热压技术制备了环氧树脂与镁合金钎料混杂粘结的碳纤维织/AZ31B镁合金碳纤维层合板。通过DCB和3ENF实验测试FMLs层间强度。同时也对该混杂粘结的FMLs进行拉伸性能测试。与树脂粘结的FMLs相比,混杂粘结的FMLs的层间强度较高。FMLs的拉伸强度均会随着纤维体积分数增大而增大,但是混杂粘结的FMLs提高的程度更大,碳纤维聚合物的体积分数从29.5%增加到38.9%时,层合板的拉伸强度从313.5 MPa提高到448.7 MPa。与传统树脂粘结剂相比,层间断裂强度也有明显提高,其中I型断裂韧性提高179.3%。其次,为了提取混杂粘结界面层力学性能而使其可适用于内聚力模型(Cohesive Zone Model,CZM),对该粘结层参数进行反演分析。整个过程基于双悬臂梁低速拉伸的实验响应,使用本文中以遗传算法和模拟退火算法为原型改进的优化算法对CZM参数进行了反演分析,最终将反演而得的参数进行有限元计算,其结果与实验响应曲线较为吻合,验证了参数反演的正确性。在上述研究基础上,对所研制的不同构型镁合金基FMLs(Mg-based FMLs)在冲击载荷作用下的力学响应进行了研究。通过实验和模拟相结合的方法研究了该FMLs的低速冲击响应和失效模式,并与常规树脂粘结的FMLs进行了性能比较。此外,评估了冲击引起的镁基纤维混杂层合板的动态脱粘行为。进一步地,还尝试通过在界面树脂中加入石墨烯纳米片(GNPs)来提高界面强度,开发了考虑石墨烯分布的三维代表体积单元(Representative Volume Element,RVE)建模程序,从细观力学角对纳米石墨烯/环氧树脂粘结剂力学性能进行预测并分析了纳米石墨烯对镁基纤维层合板动态脱粘性能的影响。