焊接过程中铝合金易产生较大的残余应力和变形,薄板铝合金的焊接变形更为突出。本文通过数值模拟与试验的手段,开展了铝合金的随焊激冷、动态辅助加热以及热-冷源联用工艺的焊接应力与变形控制研究。首先,采用有限元软件MSC.Marc对薄板铝合金MIG焊进行数值模拟,并结合测温试验验证了模型的可靠性。在此基础上进行了随焊激冷的模拟,研究不同冷却参数对焊接应力与应变的影响。结果表明:冷却距离越小,冷效果越佳;冷却强度的增大利于减小残余应力;冷却区域长度在一定范围内变化对冷却效果的影响较小;根据焊接接头纵向拉应力的范围,确定了最佳的冷却区域宽度,其为40mm。其次,通过研究动态辅助热源的位置参数对焊接纵向残余应力的影响,揭示了动态辅助加热变形控制的机理。辅助热源的间距变大时,焊缝附近的压应力降低幅度减小。后置辅助热源与焊枪的纵向间距变化对焊缝残余应力的影响不大;前置加热随着纵向间距变小,焊缝附近的压应力降低越明显。同时,热-冷源联用作用下的残余应力效果会进一步增强。最后,基于模拟结果与现有试验设备,确定了试验所用随焊激冷与辅助热源的参数,并进行了残余应力与残余变形的试验研究。试验结果表明,随焊激冷的冷却距离减小,焊接变形降低越明显;辅助热源位于焊枪前方时的变形降低效果优于后方位置。动态辅助加热、随焊激冷以及热-冷源联用三种不同工艺的焊接接头的残余变形分别降低了34%、48%和58%。因此,采用热-冷工艺的焊接变形控制效果最好,很好的验证了上述有关残余应力的数值模拟结果。另外,本研究中残余应力的试验测量结果亦验证了模拟的可靠性。