基本簡介
汽車車身先進設計製造國家重點實驗室汽車車身先進設計製造國家重點實驗室是在原汽車技術研究與開發中心的基礎上擴建而成，依託於湖南大學，依託學科為車輛工程。
1998年，車輛工程學科成為我校“211”工程國家立項的重點建設學科，同年，建成湖南省汽車技術研究與開發中心；2003，該開發中心建成為現代車身技術教育部重點實驗室，同年，實驗室通過教育部的驗收，並正式開放運行；2006年9月，科技部正式批准籌建“汽車車身先進設計製造國家重點實驗室”。自籌建以來，實驗室始終堅持科學研究和技術創新並舉的方針，科學研究努力站在相關領域的技術前沿，技術創新積極面向國民經濟建設的主戰場。
實驗室目前主要開展以下五個方面的研究:(1)汽車造型與空氣動力學研究，實現從造型概念設計、形面設計、氣動特性設計到效果模型的汽車造型設計，從而達到汽車整車造型設計的水平;(2)汽車結構設計與最佳化研究，突破現有汽車結構設計理論和方法的局限，探討實現更安全、更環保、更節能的汽車新理論和新結構，力爭形成具有國際競爭力的汽車結構創新設計開發能力;(3)汽車CAE理論與套用研究，實現整車力學性能分析、碰撞性能分析、舒適性能分析、車身成形性能分析等綜合計算分析能力;(4)車輛安全與人體損傷生物力學研究，實現碰撞安全性設計與改進的自主研發能力
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使我國汽車特別是低成本小排量汽車的開發擺脫對國外碰撞安全技術的依賴;(5)車身材料與製造，實現大型複雜汽車覆蓋件衝壓成形工藝和模具自主設計能力, 促進我國車身製造水平的全面提高。近年來，實驗室承擔了國家“973” 課題3項、國家自然科學基金重點項目1項、國家傑出青年基金1項、國家發改委項目1項、福特-中國研究發展基金1項、國家“863”項目4項、國家 “十五” 科技攻關項目3項、國家自然科學基金項目17項、國際重大科學研究計畫項目1項、省 ( 部 ) 級項目27項、企業委託項目49項，項目總經費累計達6959.1萬元。實驗室共獲得國家、部、省級以上的科研成果獎13項，其中：國家科技進步獎2項，部省科技進步一等獎5項，二等獎6項。
2002年“薄板衝壓工藝與模具設計理論、計算方法和關鍵技術及在車身製造中的套用”獲國家科技進步一等獎，2004年“ 汽車碰撞安全性設計與改進理論、方法及關鍵技術”獲國家科技進步二等獎。近年來，實驗室共發表學術論文100多篇，且絕大多數被SCI 、EI 和ISTP等檢索系統收錄；主編學術專著10多部；獲得批准的國家專利31項，其中：發明及軟體著作權22項，實用新型專利9項。
實驗室擁有一支創新意識強、學術水平高、在國內外有一定知名度的創新研究團隊，現有固定人員45人，流動人員34人，博士後研究人員7人。固定人員中，有中國工程院院士1 人，國家傑出青年基金獲得者2人，湖南省芙蓉學者特聘教授1人，博士生導師20人。固定人員中，具有正高職稱(包括教授和教授級高工)的人員28人，副高職稱(包括副教授、高級工程師)人員5人，中級職稱(包括講師、工程師)人員11人，技師1人。 實驗室具備了從事現代車身先進設計製造技術研究的基礎實驗條件，共有資產5709萬元，大型設備儀器 45台/套，現有場地5030平方米 ，其中實驗場地2830平方米 ，研發場地2200平方米。同時在長沙縣榔梨工業園有面積10000餘平方米的創新實驗基地，車身衝壓工藝的驗證和車身磨具的製造均在該基地完成。
歷史沿革
汽車車身先進設計製造國家重點實驗室是在現代車身技術教育部重點實驗室的基礎上建立起來的，2006年4月通過專家論證，2006年7月，科技部正式批准籌建，2006年11月成立並召開第一屆學術委員會，制定了實驗室開放管理辦法，在2008年全國實驗室評估中被評為良好類實驗室。2009年1月成立第二屆學術委員會，現任學術委員會主任為北京理工大學副校長孫逢春教授，實驗室主任李光耀教授。實驗室依託湖南大學，依託學科為車輛工程國家重點學科。
研究領域
汽車車身先進設計製造國家重點實驗室實驗室結合國際汽車技術發展趨勢和車輛工程學科研究前沿，面向我國汽車技術發展中所涉及的車身設計製造關鍵基礎理論和技術問題，確定了主要研究方向：汽車造型與空氣動力學、汽車結構設計與最佳化、汽車CAE理論與套用、車輛安全與人體損傷力學、車身材料與製造。
實驗室建設以來，科研工作在以下幾方面取得重要進展：1、汽車車身製造方面。建立了薄板衝壓成形工藝和模具設計製造的成套理論和方法，形成了基於CAD/CAE/CAM一體化的、與實際工程套用相配套的、擁有自主智慧財產權的關鍵技術與裝備，解決了大型複雜汽車覆蓋件製造中的關鍵技術難題。2. 汽車安全性設計方面。通過綜合套用車輛工程、交通醫學、人體碰撞生物力學等多學科領域知識，建立了汽車碰撞安全性設計與改進的系統理論和方法，解決了低成本條件下小排量汽車碰撞安全性設計中的關鍵技術難題。3. 汽車CAE方面。建立了相對完整的接觸碰撞過程仿真理論和方法體系，提出了多種高效的具有全局收斂性能的智慧型最佳化算法，建立了多種新型的反問題計算模型。4. 汽車造型設計方面，構建了系統的汽車造型設計知識和方法體系，提出了基於高層語義的汽車造型基因進化模式以及基於氣動理想形體的汽車造型設計方法。5.在車身結構創新設計方面，提出了車身功能模組的構建與解耦方法及車身系列化開發模式以及基於整體重構與全局最佳化的車身輕量化設計方法，開發出採用純生態複合材料製造車身內飾的工藝和流程。近年來，這些成果先後榮獲國家、部、省級以上的科研成果獎13項，其中：國家科技進步一等獎1項，國家科技進步二等獎1項，部省科技進步一等獎2項，二等獎5項。在國內外重要雜誌上發表論文900多篇，獲發明專利30項，軟體著作權12項，取得了良好的經濟效益和社會效益。
研究方向
汽車空氣動力學是與汽車造型以及舒適性密切相關的，通過本方向的研究，解決汽車造型設計、汽車氣動特性設計中的關鍵基礎理論和方法問題，以及由於安全法規和舒適性要求帶來的外形設計問題，融人、車、環境系統於一體，結合工業設計的最新理念和現代CAD技術，使汽車產品的外形和舒適性達到更高層次，滿足市場對個性化車型的大量需求，對形成我國汽車造型自主開發能力具有極大的理論和實踐意義。1、汽車造型與空氣動力學
車身的外形是汽車給人們的第一外觀印象，是人們評價汽車的最直接方面。汽車造型既是科學又是藝術。李政道教授認為， “科學和藝術是不可分割的。它們共同的基礎是人類的創造力，它們追求的目標都是真理的普遍性”。隨著時代的發展和社會的進步，人們對汽車車身的審美要求不斷提高，追求舒適性、個性化已成為一種時尚。汽車空氣動力學是與汽車造型以及舒適性密切相關的，通過本方向的研究，解決汽車造型設計、汽車氣動特性設計中的關鍵基礎理論和方法問題，以及由於安全法規和舒適性要求帶來的外形設計問題，融人、車、環境系統於一體，結合工業設計的最新理念和現代CAD技術，使汽車產品的外形和舒適性達到更高層次，滿足市場對個性化車型的大量需求，對形成我國汽車造型自主開發能力具有極大的理論和實踐意義。本方向的主要研究內容包括如下幾個方面：
汽車造型設計理論
從現象學和描述性科學研究的層面，採用包括意象尺度學、感性工程學、認知心理學、審美心理學和人體工程學等領域的理論和方法，開展汽車造型設計研究，研究的關鍵問題包括：汽車形態意象與形態區分特徵、汽車品牌特徵、類型特徵和風格特徵的研究；汽車造型特徵集、汽車造型概念驅動和特徵驅動模型、汽車造型語言與語法研究；大眾審美模式、用戶心理模型、生活行為方式模型、流行時尚模型等的研究。基於案例推理（CBR）的計算機輔助 汽車造型設計理論和方法也是本方向重要的研究內容，其獨特創新在於 “情境知識的獲取、表達和套用”、“面向人工干預的汽車造型方法”和“相似性和相異性算法”。基於案例的設計方法符合人類心理認知求解問題的一般規律，是工業設計中一種有效的創造性系統方法。
數位化和可視化汽車造型設計
在科學與藝術的交叉層面上，實現汽車造型設計的數位化和可視化。從工業設計、工程分析、工程製造與設計最佳化高度集成的層面，研究數位化汽車造型設計的方法和方法論，即從概念草圖、效果圖、數字建模、數控加工模型、形面數字處理、形面分塊和曲面檢測等方面實現汽車造型數位化和可視化。
人性化和可持續設計理論和方法
人性化設計是一種注重人的存在、價值、尊嚴的設計理念。可持續設計是一種在綠色設計、適當設計和通用設計理論上發展出來的基於可持續發展思想的設計理論和方法。人性化設計理論和方法重點研究汽車產品的人性化和人本化問題，從認知心理、審美心理、可用性和人性價值等多角度研究汽車人性化設計的設計要素及評價準則，建立一套行之有效和適合我國國情的人性化設計的技術方案，建立基於人體工程學的輔助汽車造型工業設計系統。可持續設計理論與方法重點研究汽車作為一種產品—服務系統（PS系統）中，用戶所獲得的潛在附加價值，包括環境價值，從而真正提高汽車產品的市場價值。汽車工業設計不僅實現產品的技術功能，更重要的是實現產品的價值，即產品功能的提供和使用方式，進而深刻地參與和影響人們的生活形態和生活品位。
汽車內、外流場仿真理論與方法
建立汽車氣動特性數值仿真分析新理論模型，提高汽車內、外流場的計算精度，實現汽車車身最佳化氣動CAD反求造型；研究移動格線技術和移動耦合界面的求解方法，在保證計算精度的同時，減少計算量；研究高效率的自適應氣動格線與CFD格線模型智慧型化修改方法，實現CAD設計模型與CFD分析模型無縫集成。
汽車氣動特性分析與評價
研究汽車複雜行駛環境狀態下的高速氣動特性計算理論與方法、汽車高速氣動穩定性、汽車非穩態側風穩定性，針對超車、迎面會車、尾隨、行經峽谷大側風區以及隧洞穿越等複雜環境下汽車實際行駛狀態進行汽車氣動特性分析，找出這些複雜行駛環境狀態下汽車高速氣動特性對瞬態操縱穩定性的影響因素，從而通過車身氣動外形最佳化和附加氣動裝置設計來尋求汽車複雜行駛環境狀態下高速氣動特性的最佳化方案，提高汽車在複雜行駛環境狀態下的高速瞬態安全性，實現汽車複雜行駛環境狀態下優良的高速性能；通過對汽車的密封性、冷暖風場、風路、進出口設定、以及流場品質的分析研究，建立內流場環境評判標準及汽車舒適性評價體系，為提高汽車室內流場環境的舒適性和汽車室內流場品質提供科學依
2、汽車結構設計與最佳化
本研究方向以概念設計、 汽車總布置、結構設計與最佳化為 重點，主要研究內容包括如下幾個方面：
•新概念汽車設計
圍繞汽車的安全、節能與環保等主題，開展汽車創新設計研究。突破現有理論和認識的局限，探討實現更安全、更環保、更節能的汽車新理論和新結構，同時開展更舒適和更人性化的汽車研究。本方面研究，不僅要考慮新原理，還要考慮新材料、新工藝和新裝備可能帶來的影響和潛力。力爭形成具有國際競爭力的汽車整車創新設計開發能力。
汽車結構總布置
建立計算機動態協調機制 ，構建參數化整車和車身幾何特徵模型 ；研究汽車 虛擬現實中的關鍵技術問題，實現結構設計和車身裝配真實感顯示與干涉檢查； 研究符合中國人體特徵的車輛人機工程學， 主要包括駕駛操縱系統人機界面最佳化匹配和提高乘員舒適性 。
車身結構最佳化設計方法
發展快速有效的車身剛度、強度和疲勞分析方法，結合參數反演技術、多目標最佳化和不確定性最佳化等現代車身設計方法，研發車身基本特性參數匹配及最佳化的關鍵技術，為車身結構最佳化設計提供有力支持。 研究車輛輕量化結構設計技術 ，包括多種輕量化材料的匹配、零部件的最佳化分塊及結構設計技術，從結構上減少零部件數量，在保證汽車整體性能不受影響的前提下，達到輕量化的目的。
汽車 NVH 特性預測與設計
採用多體動力學方法建立底盤懸架系統、轉向系統的動力學模型 , 基於動力學反問題的理論與方法 , 提出系統的汽車底盤 NVH 特性預測與修改方法 ; 建立車身結構和車室空腔的聲固耦合模型 , 研究基於模態綜合和靈敏度分析技術 , 提出有效的車身 NVH 特性預測與設計方法 ; 研究基於統計能量法的汽車中、高頻 NVH 特性仿真與預測 , 提出有效的車內高頻噪聲最佳化與控制方法 ; 研究有源控制技術在汽 NVH 特性控制中的套用 , 提出有效的汽車懸架系統振動和車內噪聲主動控制方法。通過對氣動噪聲計算機仿真理論、氣動噪聲與機械噪聲的分離技術、汽車氣動噪聲氣激 — 聲場、聲場 — 縫隙等聲載荷所引起的耦合模擬與聲場干涉模擬技術研究， 尋求汽車高速氣動噪音的空氣動力學解決方案， 建立氣動噪聲評判標準， 進而全面提高汽車乘坐舒適性和減少公共環境噪音。
CAE 技術在汽車設計製造中所能產生的巨大效益正逐漸被中國的汽車企業所認識，特別是中國加入 WTO 以後，要求汽車產品有較高的市場競爭力和較快的市場反應能力，這既給 CAE 技術提供了更為廣闊的套用空間，同時也對 CAE 技術本身提出了更高的要求。本研究方向的目的是加強 CAE 共性基礎理論和計算方法的研究，使汽車 CAE 技術智慧型化、工程化和實用化，並成為汽車創新設計和知識獲取的有效手段。3、汽車CAE理論與套用
CAE 技術在汽車設計製造中所能產生的巨大效益正逐漸被中國的汽車企業所認識，特別是中國加入 WTO 以後，要求汽車產品有較高的市場競爭力和較快的市場反應能力，這既給 CAE 技術提供了更為廣闊的套用空間，同時也對 CAE 技術本身提出了更高的要求。本研究方向的目的是加強 CAE 共性基礎理論和計算方法的研究，使汽車 CAE 技術智慧型化、工程化和實用化，並成為汽車創新設計和知識獲取的有效手段。 主要研究內容包括如下幾個方面：
汽車ＣＡＥ前沿理論與方法
進行汽車 CAE 核心理論和算法的研究，包括正問題的前沿計算理論和方法本身的原創性研究及針對汽車車身設計的反演最佳化問題的理論和方法研究，切實打好紮實的理論基礎，為汽車 CAE 技術的長期發展和趕超世界先進水平鋪路。建立系統的反問題理論體系和有效的適用於複雜工程系統的多目標最佳化方法和不確定最佳化方法；研究並行計算中計算任務的動態分配方法和各 CPU 之間的數據通訊理論與方法，以實現並行最佳化設計；針對現代汽車的設計涉及到的參數越來越多，參數之間關係越來越複雜的特點，研究和開發一整套新的快速計算理論和方法，以及面向製造的設計方法，使 CAE 技術能真正有效地套用到實際產品的設計
CAE 基礎參數反分析及仿真結果評價
大量的研究表明，新一代的 CAE 技術將不會是單純的計算技術，它將和試驗技術緊密地融合在一起，成為工程實用中更加可靠的一門完整技術。本方向將開展仿真系統基礎參數的準確獲取方法研究，包括 與仿真方法匹配的材料本構特性參數的獲取、衝壓件與模具間的摩擦特性參數獲取、不同形狀和尺寸拉延筋的特性參數獲取、成型後材料的無損檢測，並開發配套的實驗裝置，為 CAE 分析提供準確的輸入參數。此外，本方向還將開展 仿真結果的實驗驗證研究， 包括車身靜態和動態工況下的剛度和強度測試、車身疲勞測試、成型性測試、碰撞過程測試，在實驗測試的基礎上，建立全面可靠的仿真結果評價體系。
汽車 CAE 軟體系統開發 與套用
開發新一代汽車接觸碰撞 CAE 軟體系統，形成具有快速反應能力的汽車設計成套技術，使汽車企業在產品設計的各階段即可預測汽車的力學性能、安全性 能及車身零件的成型性能，為快速進行汽車結構最佳化設計、汽車輕量化設計、汽車結構動態性能設計、汽車碰撞安全性設計以及車身衝壓工藝和模具設計提供有效的工具。 該系統的成功建立將大幅度提高我國的車身設計水平，在計算效率和分析結果的可靠性上提高一個台階。 同時，使 CAE 技術成為快速獲取知識的手段，通過建立汽車設計製造 資料庫和專家庫，使 CAE 技術智慧型化，儘快縮短我國與汽車已開發國家在基礎數據積累方面的差距。
4、車輛安全與人體損傷生物力學
最大限度地減少汽車交通事故中的人員傷亡是汽車工業發展中急需解決的關鍵難題。汽車安全涉及車輛工程、交通運輸、交通醫學、人體碰撞生物力學、社會保險學等多學科研究領域。通過汽車主動安全性、汽車被動安全性設計理論與關鍵技術和人體損傷力學等方面的研究，提出提高汽車碰撞安全性的系統理論與方法，結合現代電子與控制技術，使安全約束保護系統向更高智慧型化方向發展，進一步完善安全技術評價方法以促進車輛安全性的全面提高。本方向的主要研究內容包括如下幾個方面：
汽車主動安全性設計理論和方法
研究主動避撞理論與方法、主動碰撞理論與方法以及主動安全性與被動安全性的結合技術，尤其是發揮本實驗室在汽車 CAE 方面的優勢，加強主動碰撞理論中的提前碰撞理論和技術研究，以及交叉路口主動避撞措施的研究。
汽車被動安全性設計理論和方法
研究汽車碰撞過程規律、 車身剛度匹配、 碰撞吸能機理、碰撞安全性設計方法、碰撞吸能結構、以及先進的乘員約束系統等，以提高車輛在發生碰撞事故後保護車內乘員的能力，達到減少乘員傷亡的目的。
人體損傷生物力學理論
研究汽車碰撞中的人體損傷理論、損傷類型、身體各部位的損傷機理和耐受限度；研究行人碰撞保護理論與技術以及針對保護行人的汽車結構設計理論及安全保護措施； 研究人體損傷和安全系統評估的方法和技術。
汽車安全試驗技術與綜合評價方法
研究車輛與車輛、車輛與行人相撞的試驗方法；研究碰撞安全的綜合評估方法；研究實際交通事故的再現方法，為相關交通安全政策、法規的制定提供依據。
5、車身材料與製造
汽車車身製造水平直接影響汽車產品的質量和更新換代，因此，必須系統研究車身製造的關鍵理論和技術問題，不僅要解決技術可行性問題，更需要解決經濟可行性問題和滿足生產周期的特定要求。歸納起來，汽車車身製造水平的衡量指標可包括產品品質、製造總周期和總成本三大項，而車身衝壓成型工藝和模具技術是保證三項綜合指標提高的根本環節。同時先進車身材料，如高強度鋼、內飾生態複合材料等的套用可大大提高汽車的品質。本方向的主要研究內容包括如下幾個方面：
車身衝壓工藝與模具快速設計技術
進一步開展基於 CAE 的衝壓工藝設計和最佳化方法研究，通過基於計算方法變革的工藝創新，提出衝壓回彈預測與補償、起皺和拉裂預測與消除、毛坯反求與最佳化的新工藝理論與方法。從機理上研究複雜零件衝壓中不同材料流動不均勻的產生原因和影響因素，進一步發展多種形式的材
料流動阻力控制方法及相應的工藝理論和設計技術，以實現基於原理變革的工藝創新；研究面向製造的快速設計和穩健設計等先進的車身衝壓模具設計理念，研究模組化設計方法和模具標準模組的參數化設計方法，使汽車車身的模具設計變得簡單而快捷。
車身模具快速製造及特種加工技術與裝備
研究適合於大型車身模具的製造技術與裝備，包括模組化模具組件自動排料和切割技術與裝置、任意形狀模具型腔表層結構組件快速成型技術
與裝置、模具自動組焊技術與裝置，以實現基於模組化設計的模具快速製造； 研究高速和超高速加工機理和工藝方法，研究特種材料的高效切削加工技術、切削機理、可切削性能，開發高速、超高速數控加工裝備，解決汽車模具加工中的高速、高效、高精度的工藝和裝備問題，提高模具的加工效率和加工精度。
車身衝壓件雷射加工理論與 裝備
系統進行雷射與材料相互作用機理、雷射加工過程無損檢測和控制等基礎理論研究；研究不同材料車身覆蓋件的雷射切割方式，開發雷射三維切割工藝技術；研究雷射深熔焊接理論，開發雷射三維焊接技術與裝備；研究不同板厚、不同材質的普通鋼、高強度鋼、鋁合金等有色金屬及聚合物材料的雷射拼焊技術與裝備；研究雷射 -MIG 複合焊接技術機理，開發焊接品質控制技術。
車身內飾生態複合材料體系與製造
車身內飾生態化複合材料採用天然纖維與天然聚合物基構成。將生態複合材料體系套用於汽車內飾件，可滿足用戶對汽車內飾 “ 生態化 ” 和 “ 無毒化 ” 的要求。研究內飾材料製造理論和方法，揭示天然纖維與聚合物基體間的界面粘結機理，並對界面粘結情況加以量化；提出表征工藝與技術參數、材料組成、材料性能三者關係的理論關係式；建立相應的生態複合材料力學性能計算方法。
基於新材料的車身製造新工藝與裝備
隨著社會的進步和經濟的發展，對汽車安全、節能、環保的要求越來越高，汽車中將大量使用具有先進性能的新材料，如鋁鎂合金、先進高強度鋼、複合材料等，本方向將 開展高強度、輕量化先進材料車身製造技術領域的基礎理論和套用基礎研究， 研製基於新材料的車身製造新工藝與裝備，如鋁合金壓鑄、擠壓，先進高強度鋼衝壓等，為新材料的推廣套用打下堅實的基礎。
車身製造技術發展戰略
在安全、節能、環保要求越來越高的條件下，研究車身製造技術的發展現狀與趨勢，研究不同的材料，不同的製造工藝和不同的設計理念對車身的輕量化、安全性、可靠性、開發周期、開發成本的影響。同時研究車身材料回收利用的技術問題，以及如何從設計階段和製造階段來保證不同車身材料包括內飾件、電器件和其他附屬檔案的有效分離和再利用。在上述研究的基礎上，探索全新的車身設計製造技術發展方向，包括材料設計理念、製造工藝和製造裝備的發展方向等。
科研項目
國家級項目
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自然科學基金項目
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科研成果
| 表一、2008年至今省部級獲獎
表二、2003年-2007年省部級獲獎
表三、2000年-2002年省部級獲獎
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合作交流
汽車安全方向楊濟匡教授組織的“111計畫”系列講座 (2009年7月3-8日)近年來，實驗室通過舉辦大型學術會議，積極參與國際合作項目，和國內大中型汽車企業及研究機構簽訂合作協定，與國外大學聯合培養研究生等方式不斷加強國內外學術交流與合作，先後有加拿大、瑞典、美國、澳大利亞、英國、法國、德國、比利時、日本、新加坡等國和國內的學者來實驗室訪問、交流、講學共92人次。
近年來，實驗室舉辦學術會議14次， 2007年4月舉辦的“汽車創新論壇”、2008年10月舉辦的“第四屆中英空間科學與技術合作研討會”及汽車安全方向舉辦的“111計畫”系列講座在國內外產生了重要影響。此外，鍾志華院士、楊濟匡教授、韓旭教授等28人次在國內外重要會議上做特邀報告，實驗室近幾年共批准了開放基金40餘項。與上汽通用五菱、重慶長安、奇瑞、長豐、寶鋼、華菱、海南馬自達、上海賽科利模具、吉利、中國汽車技術研究中心、GM等企業開展了廣泛的科研合作，研究成果在行業得到廣泛套用。
通過對外開放交流與合作，充分展現了國家重點實驗室的品牌效應，進一步提高了汽車車身國家重點實驗室在國際學術界的地位和知名度。
