华南理工大学学报(自然科学版)

作者：谢正超, 刘锦灿, 李双, 李文锋, 赵晶

单位：1.华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 5106402.东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110819

关键词：车身设计,车辆碰撞安全性,搅拌摩擦焊,工艺优化,代理网络模型,有限元法

基金：国家重点研发计划项目(2019YFE0110700)

在汽车轻量化与高安全性需求下，搅拌摩擦焊成为了车身关键结构制造的核心技术，对提升碰撞能量吸收能力至关重要。但传统显式动力学模型优化搅拌摩擦焊工艺参数时，需大量重复有限元计算，存在计算耗时久、资源消耗大的问题，制约了设计效率。为此，该文提出基于搅拌摩擦焊工艺参数分析的整车碰撞时序预测方法，以兼顾优化效率与碰撞安全性。首先，归纳旋转速度、焊接速度与焊件弹性模量的映射关系，构建参数集；然后，以某白车身为对象，用混合壳单元离散白车身零部件集合，设定正碰工况，构建整车显式动力学模型；接着，设计时序预测代理模型，用显式动力学响应数据进行训练，结合高维数据解耦器与罚函数，面向观测点变形量与应变量的最小化目标，形成代理模型的更新流程。经迭代后，代理模型预测结果的均方根误差与损失趋近于零，精度可靠。相较于传统方法，所提出的方法节省了50%的计算时间。该方法实现了轻量化与高安全性的协同优化，为车身设计及搅拌摩擦焊工艺参数迭代提供了一种高效的技术手段，对缩短汽车研发周期、提升安全性能具有工程价值。

来源：2025年第11期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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