针对铝合金薄板焊接变形大的问题，从力学角度出发首次提出了随焊超声波激振控制铝合金薄板焊接残余应力及变形的新方法。在焊接过程中，利用功率超声波沿焊件厚度方向在熔池后方一定位置施加激振力，并与焊接热源随动，对处于冷凝收缩状态的金属进行激振，产生纵向塑性延展，补偿在加热过程中产生的压缩塑性应变，使焊接过程中的瞬态应力降低，进而减小焊接变形。文中从有限元数值模拟计算和试验研究两方面入手，研究超声激振对焊接残余应力及变形的控制效果。选用超声波激振力作为源动力，并根据焊接残余应力的控制理论，从薄板焊接的纵向残余应力着手，对随焊超声激振装置进行设计，自行研制出能够完成本试验所有要求的设备。基于有限元数值模拟分析，利用MARC软件建立了铝合金薄板随焊超声波激振的热力耦合模型，并针对不同条件下的焊接过程进行温度场及应力场的数值模拟，最大残余应力为263MPa，数值正确，验证了模型的可靠性，从理论上找出了焊接工艺参数的最优匹配以及激振端与热源的最佳距离，同时确定了激振端的有效激振范围。利用自行研制的随焊超声波激振装置，以320mm×200mm×2mm的LY12铝合金薄板为试件进行焊接试验，测量薄板焊后残余应力。试验结果表明，激振端与热源的距离为22mm时，中截面纵向残余拉应力峰值由常规焊的282.4MPa下降到60.6MPa，压应力峰值从-83.3MPa降低到-27MPa，下降幅度为67.6%，压应力均值为-15.1MPa，低于薄板的临界失稳应力，薄板失稳变形完全消失，且板边最大挠度由8.66mm下降到0.9mm，下降幅度达89.6%。试验结果与模拟结果具有较好的吻合性。对不同焊接条件下LY12薄板焊接接头的微观组织和力学性能作了对比，发现通过超声波的高频率脉动功率能量对处于塑性区金属的激振作用，兼顾了振动焊接的特点，改善了焊缝金属结晶形态、打碎粗大的树枝晶、细化焊缝金属组织，并改变晶粒结晶的方向性，使组织趋于更加均匀，焊接接头的抗拉强度、延伸率以及硬度等力学性能较常规焊有很大提高。