箱型焊接结构具有加工简单,刚性大,稳定性好,成本低等优点,被广泛应用于机械领域。由于焊接过程的非平衡加热,箱型结构无法避免地产生残余应力和变形。焊接残余应力与残余变形是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素。因此,科学的、定量的预测焊接残余应力和残余变形有助于提高焊接结构的承载能力和可靠性,具有重要的理论价值和工程意义。焊接过程的数值模拟是一个很好的工具来预测焊接残余应力和变形,也是一种很好的方法来指导焊接生产和优化焊接工艺；这样可以降低产品的成本、缩短生产周期,所以数值模拟在焊接领域具有很高的研究价值。基于相似理论下的相似模型具有大模型在焊接过程中的一切特性,通过对相似模型的研究就能得到大模型的结果。焊接相似理论的目的就是用相似模型来研究大型焊接结构,这样有利于降低大模型试验验证时带来的高成本。总之,焊接相似理论的研究具有重大的工程意义。本论文以箱型焊接结构为研究对象,以ANSYS软件为分析平台,分别研究了焊接理论、相似理论、焊接过程的数值模拟。归纳起来,本文的主要研究内容如下：1)论文详细阐述了焊接温度场相似准则和焊接应力应变的相似关系,在此基础上,推导了均匀热源温度场的相似条件。为了验证该热源相似条件的准确性和普遍性,分别数值模拟了平板对接和角接的焊接情况,通过原模型和相似模型的对比得出均匀热源相似条件是准确的和普遍的。2)在相似理论和均匀热源相似条件的基础上,以南车株洲电力机车生产的箱型变压器为研究对象,对该结构进行了焊接过程的数值模拟分析,得出了焊接过程中的温度场、应力场以及变形的分布情况。3)在前面研究的基础上,仍然以箱型结构为研究对象,对该结构焊缝的不同焊层数量进行对比分析。得出如下结论：焊缝层数越多结构的变形量越小,而焊层数量的多少对残余应力有微弱的影响。