汤一博 孙宏波 余海东 郑 斌 来新民

1.上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室，上海，2002402.首都航天机械有限公司，北京，100076

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铝合金大型薄壁结构质量小、耐腐蚀、加工性能优异、易于连接，广泛应用于航空航天等领域，如大型飞机、火箭的贮箱结构等[1]。这类产品多为大尺寸薄壁结构，其尺寸精度直接影响整机性能。随着尺寸的增大，薄壁结构的刚度降低，同时受几何非线性影响，焊接变形更大。焊接过程中主要靠夹具约束提高焊缝附近的局部刚度，以控制焊接变形，然而不同的夹具拘束位置对大型薄壁结构焊缝处刚度的影响程度不同，进而导致焊接变形不同，对大型薄壁结构的焊接变形影响更加明显。

近年来，国内外很多学者针对焊缝长度较小的结构通过试验和数值模拟方法来研究外部拘束对焊接变形和应力的影响。张建强等[2]采用热弹塑性方法对4种不同夹具拘束情况下500 mm长的铝合金薄板焊接过程进行了仿真，结果表明，采用合理的夹具布局可以将薄板的纵向挠度控制在1 mm左右。WAHAB等[3]的焊接实验表明焊接件所受外拘束力是动态变化的，可采用位移约束来保证焊接件不变形。张增磊等[4]将夹具和垫板作为弹塑性体应用到焊接数值模型中，采用4种模型模拟夹具、垫板与焊接件之间的相互作用，结果表明夹具拘束作用的不同处理方式对平板焊后残余应力分布与变形有重要影响。刘川等[5-6]采用表面堆焊方式对尺寸为200 mm×150 mm×6 mm的焊接件建立多体耦合模型，研究了外拘束大小、作用位置对焊接变形和残余应力的影响，发现若拘束弯矩相同，则焊接变形基本一致。……