近年来,世界各国对环境污染、汽车排放量的高度重视对汽车制造业提出了更高的要求。汽车轻量化成为当下全球汽车工业技术研发的必然趋势。碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)是轻量化材料中不可或缺的关键材料之一。CFRP作为一种先进的复合材料,具有质轻高强、优异的耐疲劳、抗腐蚀性能和易于加工成型等优点,运用在汽车产业中可降低油耗、减少排放和提高新能源汽车续航里程行。但CFRP的发展受限于材料高昂的制造成本、生产工艺庞杂、循环使用率低等因素,在国内尚未应用于量产车型;且目前CFRP的工业应用多以二维编织碳纤维布或单向碳纤维为增强主体,但采用编织布制备带有复杂异形曲面部件时会发生较大的面内剪切变形甚至起皱等缺陷,导致复合材料出现性能各向异性严重且材料力学性能分散度较大等问题,为作为车身复合材料的修复带来了困难。为了解决单向碳纤维或编织碳纤维增强树脂基复合材料力学各向异性的特点,本文选用纤维随机取向的无纺布碳纤维及短切定长碳纤维作为CFRP增强体,通过真空热压成型工艺制备出宏观力学呈各向同性的复合材料,利用两种增强体纤维的均匀分布特点,既降低了碳纤维的编织成本,也为复合材料提供了更灵活的设计性,以解决CFRP各向异性的缺点。通过制备具有不同纤维体积分数的碳纤维增强树脂基复合材料,研究了纤维体积分数对复合材料拉伸和弯曲强度的影响,以及两种纤维增强体与复合材料力学性能各向同性特征的关系。定长碳纤维/乙烯基树脂热固性复合材料的力学结果表明:长度在30mm的定长碳纤维的加入能显著提高树脂基体的拉伸及弯曲强度。随着纤维含量的增加,复合材料的拉伸及弯曲强度、各向同性特征均呈现出先增大后减小的趋势;其拉伸强度和弯曲强度分别在25%和30%时达到最大值,分别为141.4MPa和549.0MPa。与纤维体积分数在15%时相比,力学性能分别提高了112.8%和129.6%。通过对复合材料断口形貌的分析,发现定长纤维增强乙烯基树脂复合材料的断裂特性表现为脆性断裂,其失效模型为基体开裂变形、纤维脱粘及断裂、层间裂纹扩展。面密度在60g/m2的无纺布碳纤维/尼龙6树脂热塑性复合材料经过真空热压成型后,大大增加了树脂基体的力学性能,复合材料的拉伸及弯曲强度随纤维含量的增加急速上升,力学结果表明同样在纤维体积分数为25%-30%时拉伸强度与弯曲强度达到最值,强度分别为127.6MPa和144.4MPa。当纤维含量相同时,无纺布碳纤维与定长纤维/乙烯基树脂体系相比,两者的复合材料拉伸强度差别不大,但前者弯曲强度仅为后者的四分之一,这可能与纤维与树脂的结合状态相关。无纺布碳纤维/乙烯基树脂热固性复合材料的拉伸结果表明:纤维体积分数为25%时,复合材料拉伸强度达到最优值,与纤维体积分数15%时相比,拉伸强度提高了167.5%。此时无纺布碳纤维在树脂中的浸润情况较好,同时拉伸结果离散系数最低,性能最为稳定。无纺布碳纤维作为增强体与乙烯基树脂制备的复合材料在各方向上的拉伸强度十分接近,四组试样的不同角度拉伸强度呈“一”字趋势,复合材料力学性能均匀,无明显短板效应。