燃料贮箱是航天器的重要组成部分,它的主要用途是用来盛放推进剂。在贮箱的制造过程中,焊接工艺是很重要的一项连接技术。焊接过程产生的残余应力对工件会有一定的影响,比如导致裂纹的产生,使金属的力学性能降低,缩短工件的使用寿命,改变工件的形状,降低金属的耐腐蚀性等。所以有必要对如何获得较低水平的焊接残余应力展开研究。本文以某型号航天器的燃料贮箱为研究对象,以顺序耦合法相关知识为理论基础,对搅拌摩擦焊焊接贮箱的过程进行仿真模拟,计算得到贮箱的残余应力,并且采用正交试验法选取出一组令焊后残余应力水平最低的焊接参数组合。本文主要研究内容如下:首先,采用移动热源法模拟了搅拌摩擦焊焊接平板的过程。计算得到铝合金板材的温度场分布以及焊后应力场分布。得出结论:纵向应力是平板残余应力的主要存在形式,在厚度方向几乎没有残余应力的分布。提取若干个特征点的应力值,将其与试验值进行比对,来验证仿真模型和计算方法的可行性。其次,用同样的方法对贮箱箱体纵向焊缝的焊接过程进行数值模拟。先计算出温度场,再计算出应力场。从而得到贮箱箱体不同方向的应力分布云图,以及特殊路径上的内外壁应力曲线图。得出结论:轴向应力是箱体残余应力的主要存在形式,箱体外壁的应力水平高于内壁的应力水平。最后,遵循单变量设计原则,分析了四种主要焊接参数对残余应力的影响。得出结论:在一定范围内选取焊接参数时,其他参数保持不变,残余应力水平随着旋转速度和下压力的增大而提高,随着焊接速度的增大而降低,与轴肩半径的变化没有明显的线性关系。然后采用正交试验法对九组试验进行计算分析,得出结论:焊接速度对残余应力影响最大,其次是下压力和旋转速度,轴肩半径对残余应力影响最小。得到的最优组合是第9组试验参数:旋转速度2400rad/min、下压力6000N、焊接速度20mm/s、轴肩半径4mm,该组参数使得贮箱的残余应力降低了54%。