焊接作为现代制造业必不可少的工艺,在材料加工领域一直占有重要地位。焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程,焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。焊接过程产生的焊接应力和变形,不仅影响焊接结构的制造过程,而且还影响焊接结构的使用性能。焊接缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。由于高集中的瞬时热输入,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力(焊接残余应力)和变形(焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲),而且焊接过程中产生的动态应力和焊后残余应力影响构件的变形和焊接缺陷,在一定程度还影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。因此,在设计和施工时必须充分考虑焊接应力和变形的特点。焊接应力和变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一,焊接变形的存在不仅影响焊接结构的制造过程,而且还影响焊接结构的使用性能。单纯采用理论方法很难准确地解决生产实际问题,因此,在焊接生产技术领域,采用试验手段作为基本研究方法,其模式为“理论-实验-生产”。但大量的焊接试验需要花费大量的人力和财力。数值模拟技术的产生及发展为焊接生产“理论-数值模拟-生产”模式的发展创造了条件。焊接数值模拟技术的发展使焊接技术正在发生着由经验到科学,由定性到定量的飞跃,从而大大提高焊接和材料热加工的科学水平,节约用于试验研究的人力、财力。因此对焊接温度场和应力场的定量分析、预测、模拟具有重要意义。本文研究的主要内容包括:在ANSYS环境下对中厚板堆焊进行有限元仿真,结合工件的特点,建立了对称分析的几何模型,并针对工件焊接的不同部位采用不同网格尺寸进行了网格划分;选用高斯函数分布的热源模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现热源的移动;利用ANSYS强大的后处理功能对不同时刻的焊接温度场分布情况进行了分析;通过对焊接过程应力场进行数值模拟,结合焊接力学模型及弹塑性理论,研究了焊接过程中不同时刻的应力变化规律和残余应力的变化,及残余应力的分布规律;对随焊锤击后焊道应力应变场进行了模拟,利用本文模拟分析方法,可以得到利用锤击法消除残余应力的最佳锤击参数,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场、应力场的分析提供了理论依据和指导,促进了有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中的应用。