高速列车车体侧墙是由多块中空挤压成型的具有复杂截面结构的铝合金型材焊接而成。由于铝合金的材料特性和车体复杂的结构特性，使得侧墙在焊接过程中容易产生过大的焊接变形;过大焊接变形不仅关系到能否与其他车体部件很好地装配，还影响着高速列车全寿命周期的安全性和可靠性。生产中常采用火焰调修工艺消除过大焊接变形，但该工艺的引入不仅降低了焊缝质量，而且降低了效率。侧墙的焊接质量主要靠夹具来保证，合理布置侧墙焊接夹具就能够减小因焊接引起的变形，大幅度提高侧墙的焊接质量。因此，本文以高速列车铝合金车体侧墙夹具为研究对象，对侧墙焊接夹具定位参数进行了优化设计研究，为生产中高速列车车体焊接变形的预测和控制提供了指导。
　　本文的具体研究内容包括以下四个部分:
　　(1)铝合金薄板焊接壳单元分析模型试验验证
　　为解决侧墙模型大、结构复杂，难以直接进行焊接变形数值模拟的问题，通过铝合金薄板焊接试验验证了壳单元用于薄板焊接模拟的准确性。首先，对两种不同厚度的铝合金薄板试件进行焊接试验并测量焊接变形结果。然后，分别采用实体单元和壳单元建立薄板有限元模型分析得到焊接变形结果。最后，通过对仿真和试验结果的对比分析，确定了热弹塑性有限元分析方法及壳单元模型用于铝合金薄板焊接数值模拟的准确性，为壳单元用于侧墙焊接数值模拟奠定了基础。
　　(2)侧墙有限元模型建立与验证
　　建立侧墙壳单元模型并对焊接模拟结果进行了验证分析。首先，截取部分侧墙模型进行简化，建立了侧墙壳单元分析模型，梳理了通过加载宏文件的方式进行焊接变形分析的流程。然后，对仿真得到的焊接温度场结果和焊接变形结果进行了分析。最后，根据侧墙变形检测工艺和测点位置分布，将仿真分析结果与生产中实测数据对比，验证了壳单元分析模型的准确性。通过对焊接变形的分析，选定侧墙模型各测点法向上的平均变形量为评价指标进行后续的夹具定位参数的优化分析。
　　(3)面向最小变形的侧墙夹具定位参数优化设计
　　控制侧墙焊接变形是侧墙夹具优化设计的重点，因此以侧墙焊接变形最小为优化目标对侧墙夹具定位进行了优化设计。首先，基于夹具定位参数一致性对夹具定位点与焊缝之间距离参数和两组夹具间距参数进行了优化。然后，在此最优参数基础上，通过中心复合试验设计建立了二阶多项式响应面模型对基于夹具定位参数差异性方案进行了优化，优化后的夹具定位方案对侧墙焊接变形的抑制效果显著。
　　(4)面向稳健性的侧墙夹具定位参数优化设计
　　为减小侧墙夹具定位偏差对侧墙焊接质量的影响，分别采用田口方法与双响应面法进行了侧墙夹具定位参数稳健设计。首先，介绍了稳健设计思想和稳健设计流程。之后，基于内外表试验设计采用田口方法进行了稳健参数设计，并根据信噪比对侧墙夹具定位参数进行了优化设计。然后，采用双响应面稳健设计方法建立了侧墙夹具定位参数综合稳健设计模型并进行优化。最后，通过对两种优化方案进行对比分析，得到基于双响应面法的侧墙夹具稳健参数设计方法更优。