火箭发动机核心部件束式喷管延伸段由大量的小截面方管焊接而成,焊接过程中产生的变形对发动机整体质量有重要影响。因此,研究小截面方管的变形规律及其控制方法,对于提高产品质量,具有重要的意义。本文首先对小截面方管焊接过程的温度场进行分析和测量,采用接触传热的方法处理方管底部传热边界,并考虑了材料物理参数随温度的变化、对流和辐射传热及相变潜热,建立温度场-变形的直接耦合计算模型。与实测对比,计算结果与实测值较好的吻合,验证了模型的正确性。针对多管多道焊接过程条件复杂,有限元模型网格数量巨大,计算速度慢,周期长的特点,通过对实际过程的分析,采用单元死活的方法,根据焊接顺序,逐步激活网格单元。同时,建立基于局域网的分布计算平台,采用3台计算机进行并行计算,提高计算速度,节省了大量的计算时间。通过对小截面方管焊接过程进行数学分析和数值模拟,考察不同参数和焊接顺序对方管变形的影响规律。结果表明:在纵向热应力的作用下,方管将产生挠曲变形;横向力的作用将使方管产生弯曲和扭转;热源偏离焊缝中心将导致错边问题;热源前方的焊接间隙随热源移动动态变化。多管多道焊接时,采用对称排列焊接焊后横向变形比顺序排列焊接明显减小,焊接质量较好。通过上述结果,在实际中采用分段焊接及采用保持结构对称的焊接顺序,可以有效的减小焊接变形,提高焊接质量。