[目的]开孔球面舱壁结构参数众多，直接利用有限元方法对其开展参数研究费时费力，为此，提出一种特征应力组合代理模型预报方法。[方法]提取开孔球面舱壁的几何特征参数，以此为设计变量构建一般形式的单开孔球面舱壁特征应力代理模型；采用代理模型对特征应力与结构参数进行相关性分析，提出一种缩减设计变量维度的组合代理模型方法，组合代理模型由基于柱-环-球壳参数构建的特征应力代理模型及基于开孔围栏参数和球壳厚度构建的特征应力修正系数代理模型组成。[结果]结果显示，该组合代理模型能降低设计变量的维度，使得精度明显提升，相比直接构建的代理模型，其特征应力最大误差和平均误差分别降低了4.96%～22.95%和0.59%～5.43%；应用单开孔组合代理模型对典型的多个开孔球面舱壁特征应力进行的预报显示，特征应力误差为0.12%～11.42%。[结论]所提的单开孔球面舱壁强度组合代理模型能用于多个开孔球面舱壁特征应力的快速预报。