在核反应堆、矿山机械、道路桥梁、航空航天等大型工程中,常用防松帽结构来加强螺栓联接的稳定性。螺栓、圆柱销等联接件的防松结构在高温、辐射环境以及水流、地震等引起的动态载荷的作用下,防松结构中的焊缝会发生疲劳失效,进而使防松结构发生失效。奥氏体不锈钢304、304L是工程中常用的材料,有含碳量较低,耐腐蚀性、断裂韧性和焊接性较好等优点。防松帽焊缝在实际工况中存在受拉力和剪切力两种受力状态,由于焊缝区域的微小性和不均匀性,搭接接头仿真建模的方法和疲劳寿命预测是研究的重点和难点。为了建立精细有限元模型,提高防松结构疲劳寿命仿真预测精度,需准确地获取焊缝区的组织及材料力学性能分布。因此,研究防松结构焊缝区域组织分布、高精度建模及疲劳寿命仿真预测方法,对防松帽的安全广泛应用具有重要的理论意义和工程价值。本课题开展防松帽搭接焊缝的分区建模方法及疲劳寿命预测研究。通过金相试验确定了焊接接头的组织类型及分布,结合硬度试验数据修正经验公式,拟合不同区域应力-应变曲线,提出了采用徐变网格过渡的高精度分区建模方法,并应用于某型压水堆堆内构件关键联接件防松结构的疲劳寿命预测中。通过相关试验和仿真形成一套完整的防松帽焊缝组织性能、有限元分区建模、疲劳寿命仿真预测方法。本文的主要研究工作及结论如下:（1）焊缝受力形式分析与样件制备通过紧固件振动试验仿真分析,确定了防松帽焊缝的受力形式,并根据此设计并制备了受拉力和受剪力两种搭接接头的标准试验样件。介绍了工程中常用焊接材料,奥氏体不锈钢304/304L的组成成分、力学性能、焊接性能等,以及填充金属材料和TIG焊的焊接工艺参数。（2）焊接接头材料组织及力学性能研究对搭接接头进行金相试验、硬度试验和拉伸试验,获取了接头区域材料的组织分布及力学性能。通过金相试验观察确定了接头区域从母材到焊核,根据晶粒类型和大小分成了七个区域,主要为不同形态和含量的奥氏体、铁素体、马氏体组织;通过硬度试验获取七个区域的维氏硬度值;对两种焊接样件进行准静态拉伸试验,分析了焊缝受拉力和受剪力样件的断裂延伸率和抗拉强度。（3）搭接接头区域分区建模方法研究结合母材304材料应力-应变曲线以及硬度试验结果,对Ramberg-Osgood三段式应力-应变模型进行修正,拟合出了焊缝七个不同区域的应力-应变参数（曲线）。提出基于分区建模的焊缝接头有限元建模方法,并运用徐变网格技巧进行不同尺寸网格规则过渡。通过轴向拉伸试验对仿真结果进行了验证,最大误差小于2%,验证了基于经验公式计算所得的材料属性与建立的焊缝接头分区建模方法的正确性。（4）防松结构疲劳特性与寿命预测研究开展了两种焊接样件在应力控制下的疲劳试验,在对数坐标下拟合出应力比为R时的疲劳S-N曲线。利用疲劳有限元分析软件nCode Design Life进行样件疲劳寿命仿真预测分析,与试验结果较吻合。最后,将焊接接头分区建模与疲劳寿命仿真预测研究方法运用在某型压水堆堆内构件关键联接件防松帽及其焊缝结构中,预测其疲劳寿命,并验证了满足使用60年的要求。