汽车轻量化对于解决未来汽车行业的能源短缺以及环境污染问题尤为重要。实现汽车轻量化有结构轻量化和材料轻量化两个途径。材料轻量化通过引入铝、镁及其合金等轻质材料替代传统钢材,而这必然会涉及到异种材料连接技术的问题。磁脉冲焊接作为一种高效、环保的连接技术,在汽车行业有着广阔的应用前景。焊接线圈作为磁脉冲焊接系统放电电流的载体,其结构会直接影响电磁力的大小,是磁脉冲设备的关键部件之一。但磁脉冲焊接过程涉及学科较多,从理论方面分析比较线圈的优劣较为困难。因此提出一种针对异形线圈的电参数计算方法并建立了磁脉冲板件焊接的数值模型。基于相应的数值模拟计算结果,对比了不同结构的单面焊接线圈（E字形、工字形和口字形线圈）在电磁场和结构场的表现,得到较优的线圈结构,并对其进行了参数优化。具体研究如下:首先,基于有限元方法,使用COMSOL软件计算了不同结构的单面焊接线圈的电参数,然后基于E字形线圈在磁脉冲板件焊接系统中的放电电流曲线以及E字形线圈本身的电参数,得到了磁脉冲板件焊接系统除线圈以外的设备电参数,进而得到了不同结构的线圈在相同的放电能量下的等效电参数和放电电流曲线,为相应线圈作用下的数值模拟计算做了前期准备。其次,建立了不同结构线圈的数值模型,并采用E字形线圈作用下的飞板变形以及PDV测试结果验证了数值模拟的准确性。然后根据不同结构的线圈作用下的数值模拟计算结果,对比了电磁场及结构场中的各项数据。结果表明:口字形线圈由于其结构的不对称,线圈和飞板的电流密度及受力等均表现了极度的不对称,连接处难以形成稳定焊缝且线圈本身会受到额外扭矩的作用。E字形线圈和工字形线圈在电磁场部分表现相当,由于其结构对称,电流密度、洛伦兹力等也呈现对称分布;由于线圈电感及侧臂数量等差别,工字形线圈作用下的各项数值较高。在结构场部分,两者应力集中位置均在弯角处,工字形线圈的最大应力值是E字形线圈的2倍,更容易产生裂纹,导致线圈的失效;且工字形线圈作用下的飞板宽度两侧出现了颈缩变形,从而降低了焊接接头的强度。综合来看,E字形线圈结构较优。最后,基于Isight和Minitab等软件,针对较优结构的E字形线圈所提取的侧臂宽度、底部宽度和线圈厚度三个参数进行了优化设计,并通过采样点的数值模拟结果进行了敏感性分析,证明了参数提取的合理性。后续建立了近似模型并通过序列二次规划的方法寻优,得到了优化线圈的各个参数值。最后在数值模拟和试验中分别对优化前后的线圈进行了对比。结果表明:优化线圈在电流密度、飞板速度、接头拉伸强度与节能方面表现均较优异,优化效果明显;另外,优化线圈的仿真电流密度值与寻优时的预测值误差很小,仅有1.91%,且各线圈的PDV测速结果与仿真结果均在5%以内,一系列结果均验证了数值模拟的准确性以及优化的有效性。