铝合金拼焊板在汽车车身中的使用中利用了两条重要的轻量化途径，即采用轻量化材料和拼焊成型技术。搅拌摩擦焊是一种新型固态材料连接技术，焊接过程中材料没有发生熔化，因而接头可以避免气孔、裂纹等金属凝固缺陷，接头强度高；同时由于焊接能量输入比较低，可以实现焊后工件的小变形。然而，由于焊缝及热影响区的存在、母材板厚或强度的差异等因素致使拼焊板的各区域的变形状态和变形量差异很大。拼焊板的综合成型性能与单一板材相比有很大不同，如板厚或材质不同引起坯料发生不均匀变形，以及焊缝发生不均匀移动或扭曲而使其起皱条件改变等，而使其成型能力下降。因此，拼焊板成型的影响因素及其影响规律成为拼焊板研究和应用的首要内容。需要合理控制材料流入和应力的分布，以避免成形区局部破裂和起皱，并且需要控制成形中的焊缝移动问题。

目前国内外对拼焊板的研究主要集中在：拼焊板成形性研究，拼焊板焊接线移动控制研究，拼焊板起皱问题，拼焊板冲压成形数值模拟的有限元建模等方面。

在国外，Azuma^[1]等人针对拼焊板的特殊性首先提出了三种标准成形性能试验：拉伸成形、拉伸凸缘成形能力和深拉深能力。在此基础上，Nakagawa^[2]等人和Iwata^[3]等人利用有限元法(FEM)分析了相似拉伸-边缘几何形状。Radlymayr 和Szinyur^[4]用直径 100mm 半球拉深评估了焊速在成形中的作用和双向等拉伸试验。Kinsey 等人利用分瓣压边圈施加不同压边力的方法，有效控制不同板厚成形过程中的起皱，研究还发现通过对不同厚度板料上施加不同压边力，还可以控制拼焊板在成形中的焊缝移动等影响成形质量的因素。Shi^[5]等人研究了拼焊板的成形性，发现焊缝不在主拉伸方向才有较好的效果，当焊缝位于主拉伸方向时，承载能力的不同将导致焊缝向较强侧金属移动，因此在较弱侧产生应变集中。Youngmoo Heo 和 Hongjong Kim 等人^[6]在拉延筋对于成形影响的研究中，发现焊缝的移动大小不仅同是否施加拉延筋有关，而且还和焊缝相对于拉延筋的初始位置有关。

在国内，对于拼焊板成形的研究在各大高校和研究所中进行。上海交通大学陈锡荣等人研究了拼焊板焊缝移动规律及其对成形性的影响，提出了合理布置焊缝位置及采用拉深筋和使用分块压边板等工艺方法控制焊缝移动^[7]。江苏大学的张福祥、陈炜等人推倒了单向拉伸情况下焊缝移动的基本公式，得出了初始焊缝位置对焊缝移动的影响的基本规律^[8]。哈尔滨工业大学的张士宏等人通过拉伸试验对拼焊板的塑性变形能力进行测试和分析研究，针对焊缝处于拉伸试件的不同方向、不同位置进行拉伸试验，给出了拼焊板的主要机械性能参数，讨论了焊缝方向、焊缝位置和薄厚比例对拼焊板塑性拉伸变形性能的影响^[9]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题在总结国内外研究现状的基础上，从3个方面对汽车用拼焊板的研究成果进行综述，包括拼焊板成型影响因素、提高成型能力的工艺方法及成型有限元仿真技术，并对存在的问题和值得深入研究的方向进行了探讨。

本文以铝合金拼焊板冲压成形的典型轿车车身部件——车身整体侧围内板为研究对象,应用有限元方法对拼焊板制车门的成形进行数值仿真,并对仿真结果进行成形性分析,全面考察某轿车车身整体侧围内板的金属流动及应力应变规律。利用生产中实际的工艺参数得到的仿真结果与实际冲压出的零件进行了对比,验证数值仿真的有效性,进一步对工艺参数进行优化,为实际生产提供更合理的建议。例如,分析变化的压边力对成形性能的影响,并确定了合适的变压边力,改善整个零件的成形性能。

本文研究的主要内容包括：

1.对铝合金搅拌摩擦焊拼焊板进行基本力学和成形性能试验研究，并建立准确的铝合金拼焊板接头有限元模型：研究力学性能失配以及接头各区几何尺寸对接头拉伸性能实验的影响规律；研究铝合金拼焊板接头塑性变形规律应力应变分布特征。研究铝合金拼焊板的成形性能，进行杯突实验，并建立准确的铝合金拼焊板数值模型。

2.对车身侧围内板进行了冲压成形仿真与试验验证。用板料成形分析软件对采用拼焊板的车身侧围内板进行冲压成形的数值仿真,由试验数据和分析结果,得到精确的材料力学性能参数,对焊缝处采用简化的共节点模型,通过优化拉深筋、摩擦系数等工艺参数减少了成形的缺陷。