基于衬垫的单面焊双面成形技术广泛应用于锅炉、压力容器和压力管道等重要结构。由于衬垫的选择受到构件尺寸和材料特性等因素的影响,给焊接工艺的制定带来很大困难,因此对不带衬垫的单面焊双面成形技术的研究很有必要。为了减少试验成本,焊接模拟得到了快速发展,但对单面焊双面成形技术的模拟甚少。本文的研究内容是不带衬垫的20钢单面焊双面成形技术的数值模拟和试验分析。应用有限元分析软件ANSYS,编写APDL (ANSYS Parametric Design Language)语言,对八组参数进行模拟,得出温度场的影响因素。其中焊接速度越快,热源加热的时间越短,输入的热能量越少,最高温度越低；电弧半径越大,热源的能量越分散,最高温度越低；电流电压越大,热输入就越多,温度就越高。接着对五组参数进行温度场分析,选择其中优化的三组参数进行应力场和试验分析。焊接温度场分析表明,第①组参数的热能量输入过少,达不到单面焊双面成形的效果,第⑤组参数的热能量输入过多,产生气孔和未熔合等缺陷。第②、③和④组参数符合条件,接下来对这三组参数进行应力场分析和试验分析。焊接残余应力分析表明,焊缝区和热影响区为拉应力,母材区为压应力,其中焊缝区拉应力最大,接近屈服极限,这与实际相符,并且第④组残余应力最小,因此第④组参数最佳。试验分析拉伸试验表明,所有试样的断裂位置均在母材区,第④组试样的平均抗拉强度为569MPa,平均延伸率为16.1%,塑性好。断口形貌分析表明,第④组试样的微观形貌韧窝数量多、尺寸小而深,说明裂纹扩展的阻力较大,韧性好,因此第④组参数最佳。综合以上结果可知,本论文的焊接模拟和试验分析吻合性很好。