电子束焊接在国防、航空航天领域中应用越来越广泛,但受限于电子束焊接真空室的大小,许多大尺寸的航天器构件无法在真空室里进行整体焊接。本课题设计大型可组合式的电子束焊接真空室来解决这一问题,真空室可以根据所焊构件尺寸的不同,增加或减少真空室筒体中间节的个数,可以满足各种大型构件的整体焊接要求。真空室主要由筒体、封头和框架等部分组成。真空室设计为直径8 m的立式圆筒形结构,真空室设计为可组合式结构,每节圆筒结构高度为4 m,最多共可组合4节。真空室筒体设计为双层结构,夹层为蜂窝结构,根据真空设计手册中的经验公式计算出真空室筒体壁厚和加强筋的尺寸。将模型导入Workbench软件对蜂窝结构的尺寸进行响应面优化,对优化后的模型进行有限元静力学分析。真空室最底下一节筒体开孔补强设计依据经验公式计算得到,对变形较大的部位进行补强。进行模拟分析,开孔处的变形和应力强度符合设计要求。在满足设计要求的条件下,设计平盖封头、椭圆封头、蝶形封头、球形封头四种封头形式,对封头的尺寸和加强筋的尺寸进行优化设计,进行有限元静力学分析。将四种封头的各项评价指标进行综合对比,最终选择平盖封头。根据设计要求设计真空室框架来承受和传递真空室自身的重量和抽真空后大气压的附加压力,并对框架的重量和变形量进行响应面优化。对真空室整体进行有限元静力学分析,真空室整体变形最大位置位于封头中心,最大变形量为3.82 mm,真空室整体由上至下变形逐渐减小,真空室筒体壁面的径向变形为0.25 mm左右。应力集中主要出现在封头框架与真空室筒体框架的连接边缘处,应力强度小于Q690钢的屈服强度,其他位置并无明显应力集中。真空室整体结构重量为210 t。对真空室整体结构进行了有限元屈曲分析,并分析了真空室的前4阶屈曲模态,得到真空室的临界失稳外压为0.959 MPa,真空室结构有足够的刚度保证安全稳定性。基于模态分析理论,提取了真空室整体结构的前9阶模态,得到了真空室的前9阶固有频率和相对应的振型图,为了真空室的安全稳定性,工况频率应有效的避开真空室固有频率,并采用隔振措施,避免抽真空设备的激励形成共振。