两种或两种以上的材料(同种或异种)通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程叫做焊接。焊接作为钢结构中的重要工艺,它直接关系到工程质量的好坏、结构的安全。由于高度集中的瞬时热输入,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力。焊接残余应力会严重影响结构的使用性能,因此,对焊接残余应力进行计算和分析具有很重要的现实意义。本文在总结前人的工作基础上,系统地论述了焊接过程的有限元分析理论。且以试验为基础结合ANSYS有限元数值计算的方法,对焊接过程产生的残余应力进行了实时动态模拟研究,提出了减小焊接残余应力的最佳方法,为大面积薄钢板焊接技术的推广提供了有益的理论依据。本文研究的主要内容有:(1)建立了薄板焊接过程数值模拟有限元模型。利用ANSYS软件对焊缝单元形心坐标的焊缝单元排序方法进行分析,在焊接过程中沿焊接方向逐次“激活”焊缝单元可以有效地模拟焊缝金属的填充过程。(2)用小孔应力释放法对薄板焊后残余应力和变形进行了测量,计算结果表明,纵向的残余应力在焊接变形中起主导作用,计算结果与实际的残余应力分布特征相吻合。(3)通过不同试验方案得到焊接残余应力的值进行比较分析,从而得到最佳的焊接试验方法,为焊接残余应力的理论分析和焊接工艺提供有实际价值的参考。(4)运用有限元分析软件ANSYS对焊接温度场和焊接残余应力场进行了三维实时动态模拟的研究,模拟薄板不同焊接接头时三维焊接残余应力演化过程,准确预测焊后残余应力。(5)对薄板焊后残余应力和变形进行了测量。测量得到的横向、纵向残余应力分布规律与数值模拟结果一致,实际焊接变形拟合参数与数值模拟结果一致,验证了焊接应力的数值模拟结果的正确性。