铝合金焊接结构在工业生产中应用十分广泛,然而,铝合金焊接结构生产过程中由于局部热作用的影响,容易产生热应力集中、变形及热裂纹形成及扩展,严重影响了铝合金焊接结构的质量。因此,研究并掌握焊接过程局部热作用下铝合金结构温度场、应力场及热裂纹近场参数的变化规律及影响因素,对于指导抑制铝合金焊接结构变形、裂纹的产生,保证铝合金焊接质量具有重要的理论与工程价值。因此论文提出焊接热作用下铝合金结构焊接温度场、应力场及近场参数的研究,在热弹性力学的基础上,建立含裂纹铝合金平板结构焊接热力耦合模型,结合扩展有限元数值模拟方法,用间接耦合方法实现铝合金平板结构焊接温度场、应力场动态计算。在此基础上,计算分析含初始裂纹的铝合金平板结构焊接加热及冷却过程的近场参数,探讨了焊接加热及冷却过程铝合金平板结构近场参数变化规律,为实现焊接过程热裂纹和焊接变形的抑制提供理论依据。主要研究内容如下:1.基于热弹性力学运动和热传导方程,选取高斯热源模型,建立铝合金平板结构焊接过程热作用下裂纹扩展动力学模型,同时,基于扩展有限元方法(XFEM),建立了铝合金平板结构移动热源作用下的焊接热力耦合模型及求解方法。2.构建了含初始裂纹铝合金平板结构焊接过程三维温度场计算与分析模型,计算分析了含初始裂纹铝合金平板结构焊接加热与冷却过程温度场分布规律。并与热成像实验相结合,通过对比计算与实验得到焊接过程铝合金平板结构不同时刻焊接温度场动态分布规律以及热循环曲线,实现对铝合金平板结构焊接温度场计算结果的验证。3.采用间接热力耦合分析方法,将温度场计算结果作为载荷输入,实现铝合金平板结构焊接应力应变场数值模拟,分析了含不同类型,不同角度裂纹的平板结构的应力应变分布情况,并通过实验验证计算结果的准确性。4.计算分析了焊接过程局部热作用下铝合金平板结构的热裂纹尖端近场参数,根据获取的热裂纹尖端近场应力与应力强度因子(SIFs)计算数据,分析总结了焊接加热与冷却过程铝合金平板结构的热裂纹近场参数动态变化规律。