航空发动机主燃烧室是发动机重要部件之一,其材料普遍采用高温合金,整体结构通常为薄壁圆筒结构。该结构在进行圆筒直缝对接焊时,极易发生失稳变形。本文将利用有限元模拟技术,对薄平板和薄壁圆筒的焊接失稳变形和残余应力结果进行分析,以及对刚性固定法的改进方法——辅助约束法和焊时温差拉伸法两种随焊变形控制方法的焊后变形和残余应力结果进行预测。本课题中,对300×200×1mm的GH5188薄平板进行对接试验,采用脉冲TIG焊的方法进行焊接。测定其焊接热循环、变形和残余应力,方便后续对焊接热源进行校核。同时,对该平板进行数值模拟,将模拟数据与实验测得的数据进行对比,二者数据结果吻合良好。利用该热源参数预测薄壁圆筒焊后变形以及焊后残余应力。对刚性约束法下的薄平板对接焊进行数值模拟,其角变形和挠曲变形都要优于原模型。给出随压板宽度的增加,挠曲变形和角变形均为先降低,后维持不变;随压板距焊缝距离的增加,挠曲变形和角变形都降低。由于刚性约束法在实际试验中存在问题,给出改进方法,辅助约束法。该方法下的薄平板对接数值模拟结果表明,其角变形和挠曲变形均优于原模型,随纤维增强层宽度增加,挠曲变形减小,但效果逐渐不明显;角变形先降低,后维持不变。随纤维增强层厚度的增加,挠曲变形和角变形都降低。进行薄平板对接试验,该方法对于控制平板变形有较好效果。将其用于薄壁圆筒结构的变形及残余应力预测,薄壁圆筒结构最终挠曲变形程度为4.82mm,而圆筒的整体圆度差为2.47mm。利用焊时温差拉伸法对薄平板焊接进行数值模拟,结果表明,随着高温区温度增加,挠曲变形先下降为0随后变形反向增加。随着高温区距焊缝距离的增大,挠曲变形逐渐减小,达一定距离后,保持不变;角变形先增加后减小,随后维持不变。其残余应力随高温区温度增加而降低;随着高温区距焊缝距离增加而先减小,后增大。该方法应用于薄壁圆筒,薄壁圆筒结构最终焊接挠曲变形程度为0.307mm,而圆筒的整体圆度差为0.695mm。