玄武岩纤维是一种耐高温、强度模量高、天然无污染的无机纤维,并且可再生利用,同时也是我国重点关注发展的四大纤维之一。以玄武岩纤维为原材料的产品已被广泛应用于航空航天、军工、汽车、电子和土木工程等领域。相对于单向纤维复合材料,编织复合材料力学性能更均匀,材料的整体性和可设计性更好,是一种在汽车应用领域具有很大潜力的高技术轻质结构材料。本文制备二维三轴玄武岩纤维编织复合材料试验样件,对其进行基础力学性能试验,获得材料的整体性能参数。根据编织复合材料几何构型,建立细观代表性体积单元有限元分析模型,探究不同编织角度对材料弹性性能的影响,选取性能参数表现较好的编织角度用于后续的研究分析;并分析其在不同载荷作用下的应力应变分布情况,发现在轴向纤维束的区域,承受较大的应力。使用均质化方法将代表性体积单元等效为四个均质子单元,并将其阵列扩展为宏观模型,采用体积平均法和自上而下分解法,确定子单元的弹性性能参数和强度参数,通过对比分析不同体积分数下的三点弯曲和低速冲击试验结果与仿真结果,验证该宏观模型的有效性;同时分析冲击位置和冲击角度对复合材料低速冲击响应的影响。最后将材料应用于汽车发动机罩外板,探究其应用效果。具体研究内容如下:（1）制备试验样件并进行相关试验研究。首先制备6层二维三轴玄武岩纤维编织复合材料标准试验样件,根据相关试验要求进行拉伸、压缩、面内剪切、三点弯曲和落锤冲击试验,得到复合材料的性能参数。（2）建立复合材料细观模型并进行相关分析。分析二维三轴编织复合材料的结构尺寸参数,建立细观的有限元分析模型,对模型施加周期性边界条件使其满足应力和位移的连续性,探究不同编织角度对复合材料弹性性能参数的影响,结果表明,编织角度为60°时,复合材料的弹性性能表现最稳定。分析不同载荷作用下的应力应变分布情况。发现当材料在受到轴向拉伸载荷作用时,轴向纤维束承受大部分载荷;当材料在受到横向拉伸载荷作用时,轴向纤维束和斜向纤维束共同承受载荷作用;剪切工况时,在有轴向纤维束的区域相较与仅有斜向纤维束的区域应力值偏大。（3）建立宏观等效模型。根据二维三轴编织复合材料的结构特点及应力应变分布情况,将代表性体积单元模型等效为四个等长的均质子单元,并将其阵列扩展为宏观模型。根据体积平均法得到子单元的等效弹性性能参数,采用自上而下分解法,基于应力应变连续性假设计算子单元的强度参数;基于连续损伤模型和双线性内聚力模型,分别建立不同纤维体积分数的三点弯曲和低速冲击的宏观等效有限元模型,将仿真结果与试验结果进行对比,验证宏观等效模型的有效性;分析了冲击位置和冲击角度对复合材料低速冲击性能的影响。结果表明,约束区域附近的冲击峰值力较高,该处复合材料更容易被冲透;随冲击角度的增加,冲击能量在垂直于材料方向的分量增大,复合材料的冲击峰值力变大,同时材料吸收的能量也越高。分析复合材料低速冲击的损伤状态,发现冲击正面和背面的损伤类型分别为纤维压缩损伤和纤维的拉伸损伤,材料受冲击后损伤基本沿材料编织方向进行扩展。（4）二维三轴玄武岩纤维编织复合材料应用于发动机罩外板。对发动机罩进行静态工况仿真,发现各工况的刚度与原钢制发动机罩相比均得到一定的提升。同时选择重要部件的硬点位置进行行人头部碰撞仿真分析。结果表明,使用二维三轴玄武岩纤维编织复合材料替换发动机罩外板后行人头部保护性能满足法规要求并且性能得到提升。