近年来,世界汽车保有量与日俱增,正以越来越大的影响力改变着人们的工作

和生活,但随之而来汽车工业面临着能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出,节约资源、减少环境污染成为汽车工业界亟待解决的两大核心问题。据统计,汽车每减重,油耗可降低。因此,减轻汽车自重是节约能源和提高燃料经济性、减少环境污染的最基本途径之一,汽车轻量化成为世纪汽车技术的前沿和热点。^[1] 汽车轻量化有两大途径,一是结构轻量化,即通过改进汽车结构,使部件薄壁

化、中空化及复合化;二是材料轻量化,即通过采用轻量化材料包括金属和非金属(如高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和各种复合材料)。汽车减重对节能、改善环境的意义十分巨大。我国在汽车轻量化研究方面处于起步阶段,必须研发和应用更为有效的轻量化结构,大力开展汽车轻量化研究,缩小与世界发达国家的差距。^[1]

拼焊板技术既可以做到零件的复合化,减少零件数量,又可以采用高性能材料对零件进行局部加强,可以说是两种轻量化方法的集大成者,因而在汽车工业得到广泛应用。拼焊板是将不同厚度、不同材质或不同表面涂层的平板材料焊接在一起形成的平板。

拼焊板的应用历史可以追溯到1960年,日本本田汽车公司采用拼焊板冲压件制作成侧围板。美国通用汽车公司、日本丰田汽车公司、瑞典沃尔沃汽车公司等相继在车身零件中采用了拼焊板技术,并取得了丰硕成果。我国也有三大激光品焊板生产基地，车身用拼焊板的比重也逐年增加。^[1][12]

尽管拼焊板结构已经在汽车上得到了应用,但其设计包括拼焊板母板数目、母

板材料和焊缝位置等设计因素的确定主要依靠工程类比和设计经验。随着计算机技术与自动化技术的发展,可以在设计阶段就利用计算机仿真技术进行初步设计:在计算机数值模拟过程中,为了获得所设计汽车结构的耐撞性等重要性能指标,向计算机输入不同的材料、厚度、焊缝分布位置等模型参数就可以得到不同组的计算机模拟结果,从中选取较佳方案,可以提供优化的拼焊板设计参数。^[15]但是基于数值模拟的拼焊板结构设计是在计算机上反复修改设计参数,然后模拟验证其合理性,这其实也是一种试错的方法,需要消耗大量的计算时间,而且不一定能够得到理想解。

本课题研究的主要内容是针对东风旗下某电动汽车车门进行拼焊轻量化设计。

针对多刚度性能目标下的车身拼焊板车门结构焊缝布局，研究拼焊板车门结构焊缝布局设计方法，分析给出多刚度工况下的拼焊板结构焊缝位置，研究拼焊板结构材料/厚度组合的优化匹配设计，实现车门减重15%以上。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的目标