随着轻量化材料不断应用于车身制造中,对传统车身连接工艺提出了巨大的挑战。为了解决异质金属连接工艺的窘境,SPR(Self-piercing Riveting,自冲铆接)工艺作为用于连接异质金属车身结构的一种新型冷冲压连接工艺逐渐受到研究者重视。由于SPR接头详细模型建模过程中必须考虑接头的残余应力与应变分布,材料可塑性及其失效等特征,才能精准的模拟出SPR接头的机械性能,但同时也将导致该详细模型计算效率低下,因此严重限制了系统地研究SPR接头的力学性能。首先,基于CONSTAINED_SPR2约束模型,分别对U形试验的三种典型工况和剥离试验进行了仿真研究。在仿真过程中,通过调整CONSTAINED_SPR2约束单元的初始参数,观察不同工况下CONSTAINED_SPR2约束单元的力学特性与失效模式,建立了从变形初期到失效过程完整的力-位移曲线,得到了仿真结果与试验结果一致性的结论,验证了CONSTAINED_SPR2约束单元作为铆接等效单元的准确性,为后续车身前纵梁碰撞仿真提供了坚实基础。其次,将CONSTAINED_SPR2约束单元应用于异质金属前纵梁轴向高速冲击试验仿真中,通过对标前纵梁试验与仿真力-位移曲线、初始峰值力、变形模式和总吸能等耐撞性指标,验证了作为SPR接头等效单元的CONSTAINED_SPR2约束模型应用于前纵梁碰撞仿真中的精准性。基于上述SPR接头等效单元前纵梁模型,对前纵梁不同翼板宽度、不同铆点到翼板边缘距离和不同铆点间距分别进行仿真,分析比吸能、碰撞初始峰值力和变形模式等耐撞性评价指标,得到了前纵梁最佳结构参数,提高了异质金属前纵梁的耐撞性能。最后,将传统钢质前纵梁和钢铝异质金属前纵梁应用于整车正面碰撞仿真中,通过对比二者的吸能特性和变形模式等耐撞性指标,证明异质金属车身前纵梁在碰撞吸能与轻量化方面要优于传统钢制车身前纵梁,为汽车的轻量化设计奠定了研究基础。