大量事实表明,高强度钢板已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料,它在抗碰撞性能、加工工艺和材料成本方面较其他材料具有较大的优势。由于高强度钢板的力学性能与普通钢板相比差异较大,一方面导致车身板件成形性能变差且容易出现开裂、起皱等缺陷;另一方面回弹量大是高强度钢板在车身上应用时一直没有得到很好解决的主要问题,尺寸精度难以控制,严重影响了汽车产品的装配精度。另外,各种级别的高强度钢板在车身上应该怎样合理地分布,具体到哪些部件可以用高强度钢板替代,不同部件间高强度钢板如何匹配,需要在保证车身结构整体性能不受影响的前提下,有选择的进行替换,以便在满足整车原有性能及降低自重的基础上节约材料成本,发挥合理的材料用于合适部位的优势。(1)针对高强度激光拼焊板成形性差的问题,系统地研究了差厚同材、同厚异材、差厚异材三种材料匹配对其成形性能的影响规律及内在机理,包括材料流动、焊缝移动及应变路径的变化等,为车身拼焊板件的选材提供依据。同时针对差厚同材拼焊板,研究了厚/薄两侧压边力分布对其成形极限深度、焊缝移动和危险点应变路径的影响规律,为车身拼焊板件成形的压边力控制提供依据。(2)针对高强度激光拼焊板回弹量大的问题,建立了一种以破裂准则而非起皱准则设计的台阶式变压边力,可以在成形件未出现破裂的前提下增大有效塑性应变区域,减小回弹量;以前纵梁拼焊式内板为例,结合随位置和行程变化的变压边力,利用正交试验设计确定了各参数对回弹量大小的影响程度,优化方案表明合理的变压边力参数对高强度拼焊板侧壁和法兰回弹角的控制效果比较显著。(3)针对目前汽车抗撞性的CAE分析已经达到相对成熟阶段,模拟精度的继续提高受到多方面制约。在比较一步逆成形法与增量法成形精度的基础上,利用增量法成形和网格映射技术,将成形工艺引起的材料性能变化如厚度减薄、塑性硬化等引入到碰撞仿真分析中,分析了成形效应对单帽形件及整车结构变形、吸能率及加速度等的影响规律,考虑成形效应的仿真结果与实验结果更趋一致,精确碰撞仿真需要考虑成形工艺过程引起的材料性能的变化。(4)建立了变形量控制下碰撞仿真过程的理想加速度-位移历程曲线,以此为设计目标进行耐撞性研究,以某款自主品牌SUV车前纵梁为例,建立了前纵梁耐撞性问题的简化模型和拼焊板前纵梁焊缝位置的优化原则,以保证拼焊板前纵梁在碰撞过程中合理的压溃顺序吸收更多的碰撞动能;设计了质量最轻和吸能最优两种优化方案,建立了不同设计方案的数学优化模型,利用试验设计、近似模型及自适应响应面法相结合,得到了符合耐撞性要求的拼焊板轻量化设计优化解。(5)在白车身模态实验和实车100%正面碰撞实验验证有限元模型精度的基础上,建立了兼顾效率和精度要求的100%正面碰撞前端吸能结构的简化模型,考虑了材料的变形路径和应变率效应,基于多目标遗传算法得到了轻量化与耐撞性多目标问题的Pareto优化解集,优化后的零部件厚度、材料分布更加合理,使整车100%正面碰撞的安全性有了明显的提高,从而验证了基于多目标遗传算法的轻量化与耐撞性多目标优化的可行性。本文研究涉及材料匹配对成形回弹的影响以及材料匹配对结构耐撞性的影响等,目的是为车身结构的轻量化选材提供方法和依据,促进高强度钢板在自主品牌车型上的应用。