本文基于ANSYS平台,分别对低碳钢Q235平板对接钨极氩弧焊、低碳钢20g管状混合气体保护焊、马氏体耐热钢T91管状对接钨极氩弧焊的焊接动态温度场和应力场进行了模拟与分析。分别选用高斯热源模型和双椭球热源模型,利用函数功能实现热源的移动。采用非均匀网格划分,考虑了相变潜热以及材料热物理性能和力学性能随温度的变化。利用生死单元技术实现了双道焊打底焊道与盖面焊道焊接动态过程的依次模拟。研究内容包括:通过对模拟结果的比较及实际施焊接头的检测验证,讨论了高斯热源模型、双椭球热源模型对低碳钢Q235平板对接钨极氩弧焊三维动态温度分布的模拟精度,分析了热源模型的适用性。采用模拟精度较高的双椭球热源模型,模拟管状对接20g焊接接头、马氏体耐热钢T91焊接接头的动态温度分布。根据模拟出的热循环曲线与对应母材的焊接CCT图,预测焊接热影响区的组织变化与显微硬度分布。对T91接头的模拟中分别采取焊前不预热、焊前预热250℃、预热250℃且焊后去应力热处理这样三种不同加热参数情况进行了模拟分析,对比了由此所造成的接头焊接温度场与应力场的差异,探讨了焊前预热的必要性及焊后热处理的重要作用。模拟结果表明:对于平板对接钨极氩弧焊热过程的数值模拟,采用双椭球热源模型计算出的熔池最高温度、熔池截面积及高温下的停留时间,均明显高于高斯热源模型的计算结果,且与实测热循环曲线及焊缝截面形状、尺寸吻合较好。焊前预热对降低T91钢小口径薄壁管接头焊接残余应力意义不大。焊后去应力热处理能够显著降低接头中的焊接残余应力。通过对各实际施焊接头的显微组织、显微硬度及焊缝截面尺寸的测定,验证了模拟方法的合理性与模拟结果的准确性。所建立的双椭球热源模型不仅适用于钨极氩弧焊而且适用于混合气体保护焊,可用于平板对接、管状对接结构焊接热过程的数值模拟。