钛合金比强度高、高温性能好、耐腐蚀,而拼焊构件制造成本低、周期短,钛合金拼焊板因结合了以上等优点而在航天航空领域得到了广泛的应用。但由于拼焊板中焊缝的存在,导致变形不均匀,如何提高拼焊板材料变形的均匀性是学者研究的重点。有限元模拟是进行其研究的一种重要手段,而模拟所采用的本构模型极大的影响到了模拟结果的准确性。本课题目标为:在本文建立的拼焊板统一粘塑性本构模型基础上,建立起可以对拼焊板成形过程微观组织和形变进行精确预测的有限元模型,并通过热态气压成形实验提出提高拼焊板变形均匀性的手段。本文以3.5mm厚的TA15拼焊板为研究对象,对850℃～950℃温度范围拼焊板母材和焊缝进行了单向拉伸实验,对变形后组织进行了SEM和EBSD表征,得到了变形过程中材料相比例、位错密度、再结晶、晶粒尺寸等微观变量的变化规律。建立了拼焊板的统一粘塑性本构模型,基于遗传算法编写Python程序对模型系数进行了拟合,提出了一种新的可对变量变化趋势评价的目标函数。设计了变应变速率单向拉伸实验,将实验结果同本构模型预测结果进行对比,证明本文建立的本构模型可以实现复杂变形过程材料流动应力准确预测。采用不同成形压力进行了杯形件热态气压成形实验,获得了杯形件成形过程中的几何形状、壁厚分布、表面形貌变化规律。发现提高成形压力至一定临界值后,可以提高中间截面顶部材料壁厚均匀性。固溶处理也可以提高杯形件顶部壁厚均匀性,但会造成顶部材料整体的进一步减薄。编写了拼焊板材料VUMAT子程序,建立了微观组织和形变耦合的有限元模型,获得了杯形件成形过程中应力应变和微观变量的分布情况及演变规律。通过与实验结果进行对比,证明本文建立的有限元模型预测结果准确性较好,同采用唯象本构模型的有限元模拟相比,将壁厚分布的最大相对误差值从26.3%降低到了9.18%。