超大薄壁结构由于重量轻、强度高等优点广泛应用于航天产品中,如火箭的贮箱结构。制造过程中各零件之间通常采用焊接工艺进行连接,由于超大薄壁结构刚性小,易变形的特性,结构焊接变形与残余应力造成装配过程中出现错边、间隙等尺寸偏差,严重影响装配后整体结构的几何精度与制造质量。随着结构尺寸增大,结构刚度的下降加剧几何非线性对结构翘曲变形的影响。由于焊接过程中热-力耦合作用,超大薄壁结构的残余变形与应力具有高度非线性大梯度特征,变形过程难以解析表达,导致焊接变形难以准确、高效地预测。针对超大薄壁结构的焊接变形问题,考虑材料和几何非线性的影响,对焊接变形进行准确、高效地预测;建立焊接数值计算模型,研究超大薄壁结构TIG焊接变形规律,建立结构几何形状参数和焊接工艺参数因素与焊接变形的关联关系;对3.35m直径火箭贮箱整体焊接装配过程进行数值计算和焊后几何质量评估,为火箭贮箱焊接装配数值模拟提供理论基础和指导。主要内容包括以下几个部分:(1)超大薄壁结构非线性焊接变形准确预测方法基于三维应力映射方法建立焊接变形准确预测模型,根据局部模型的焊接应力计算结果将应力分量映射到整体模型,分别通过区域划分和子结构法的方式考虑焊接边缘效应以及两侧弹性区几何约束作用以提高预测精度,最后基于变形协调原理计算结构焊接变形,为超大薄壁结构焊接变形的准确地预测提供了一种高效的计算方法。(2)不同参数对超大薄壁结构TIG焊接变形的影响研究根据TIG焊接工艺特点建立焊接数值计算模型,研究超大薄壁结构TIG焊接变形的规律和机理,建立结构几何参数和焊接工艺参数与焊接变形的关联关系,通过焊接实验对比焊接变形的方式验证了预测方法的正确性与可行性。(3)火箭贮箱整体装配焊接变形数值计算及评估根据贮箱结构特点建立不同几何形状的焊缝结构的数值计算模型,预测贮箱各焊接件的焊接变形,完成火箭贮箱的整体装配焊接变形数值计算,分析焊接过程中贮箱各焊接件的焊接变形并,进行焊后贮箱整体的几何精度评估,为火箭贮箱制造提供理论基础和指导。