为提高某车型全铝车架的碰撞性能与轻量化水平，基于多学科性能目标，采用功能导向与材料匹配的设计策略，分区域开发实现性能与轻量化之间的平衡。结构设计阶段采用基于变密度法的拓扑优化方式，覆盖吸能件和铸件关键区域，解决性能冲突及最优架构设计难题。轻量化设计阶段采用基于参数化模型的料厚优化方法，实现各区域材料厚度的最优分布。在满足强度、耐久性、噪声、振动与声振粗糙度（NVH）性能及碰撞安全性能要求的前提下，全铝车架质量减轻16.7%，质量占整车质量比例为7.5%，经系列试验验证，各项性能均满足开发目标要求。

针对高强挤压铝合金在车身防撞结构中呈现的显著各向异性及复杂失效问题，系统研究了传统Barlat89准则与基于双重线性张量映射的Yld2000-2d准则在碰撞仿真中的预测精度。基于实际部件开展了涵盖多应力状态（纯剪、拉剪、缺口及穿孔等）的静、动态力学试验，获取了6082-T6铝型材的全场局部应变演化响应与断裂极限。针对实测误差及双轴拉伸数据缺失导致的直接标定难题，提出了一种基于数字图像相关法（DIC）与多工况全局寻优的逆向反演方案，实现了高效标定各向异性参数与修正莫尔-库仑准则（MMC）耦合广义增量应力状态相关损伤模型（GISSMO）损伤边界。验证结果表明，Yld2000-2d准则精准映射了材料在复杂加载路径下的各向异性响应；在防撞梁落锤冲击与整车低速碰撞工况中，该模型准确复现了宏观撕裂形貌，并将关键侵入量的预测误差由16.1%（Barlat89准则）大幅收敛至3.9%。

为解决高延伸率金属数值仿真中提前颈缩导致非线性大变形与断裂仿真精度不足，以及焊点热影响区失效行为预测偏差的问题，基于Considère失稳理论提出SHS&线性外推颈缩控制策略，通过多应力状态力学试验构建DC03母材莫尔-库仑准则(MMC)失效曲面，结合参数反求技术标定焊点热影响区广义增量应力状态相关损伤模型失效参数，并开展整车碰撞仿真验证。结果显示，DC03材料数值颈缩应变延后0.103，效率大幅提升；焊点失效仿真平均峰值误差为3.3%；整车仿真可准确复现母材及焊点热影响区的变形与失效行为。该方案可实现颈缩点智能控制，显著提升整车碰撞仿真精度与结构性能边界预测准确性。

为提高车身轻量化水平，采用钢制铆钉对压铸镁合金和钢板进行了电阻单元焊。在恒定热输入下，通过调节焊接电流和焊接时间形成了不同的镁/钢异种合金电阻单元焊接头，观察分析了接头的宏观形貌、显微组织、力学性能和断口形貌。结果表明：在恒定热输入下，热量由电极帽表面向内部传递，随着焊接时间的缩短，熔核由贯穿式的整体熔核转变为上、下2个扇形熔核。钢钉与下层钢板熔核边缘处沿界面延展的缝隙和共晶相分布长度随焊接电流的增大而减小。在恒定热输入下，随着焊接电流的增大，焊接时间的缩短，抗剪力先减小后增加，最大抗剪力为6.37 kN，有效抗剪切位移随焊接电流的增大而增大，最大有效抗剪切位移为4.56 mm。

为解决焊接结构疲劳寿命难以准确评估的问题，采用多疲劳参量耦合的等效结构应力评估方法，基于材料本构、力学原理与数值分析完成焊接结构疲劳寿命评估自研算法研究，建立了多轴应力状态下等效结构应力与疲劳损伤的定量映射关系。结合多通道准静态叠加技术，并集成雨流计数与Miner累计损伤模型，通过自主编程完成适用于工程化应用的疲劳仿真分析软件开发，通过某焊接仿真案例验证了该软件具备较好的网格不敏感性，有效解决了行业传统仿真方法对网格尺寸敏感的技术难题。通过对疲劳失效案例进行系统性的仿真对标，论证了该分析方法可精准预测焊接结构的疲劳失效风险，疲劳寿命预测精度较行业传统仿真方法有大幅改进。

为实现钢铝混合自冲铆接头力学响应与碰撞失效的精准高效预测，支撑钢铝混合车身轻量化与耐撞性设计，采用自适应网格技术建立高强钢与铸铝自冲铆成形仿真模型，分析工艺参数对接头成形质量的影响规律；通过残余应力应变场映射构建含工艺历史的精细化实体模型，结合力学试验揭示接头失效机理；开发并标定自冲铆接(SPR)高效数值仿真模型，应用于整车小偏置碰撞工况分析。结果表明，成形仿真截面特征尺寸误差不超过10%，考虑工艺历史的模型峰值载荷预测误差低于6%，SPR高效模型峰值载荷误差低于2%，整车仿真可准确复现接头失效与结构变形行为。

聚丙烯（PP）类树脂汽车保险杠因其高绝缘性极易积累静电，易导致颗粒物通过库伦力牢固吸附于表面，在静电喷涂过程中若接地性能不良，将造成安全隐患并降低涂装效率。以汽车保险杠涂装全流程为研究对象，分析了保险杠材料的静电积累机理与颗粒受力特性，提出了“离子风预处理+离子风吹扫”协同除静电除尘工艺方案，并说明了非接触式静电接地检测系统的工作原理、调试标定方法及工艺应用流程。实践结果表明，离子风综合应用方案可显著降低出炉颗粒数，接地检测系统可有效消除静电喷涂安全隐患，两者的有机结合使保险杠涂装质量和安全性均得到全面提升，实现了降本增效的生产目标。