焊接残余应力易引发裂纹,能对钢结构等产生重要影响,一直是焊接领域广泛关注和研究的重要课题之一。天津大学焊接实验室研制了一种新型低相变点焊条,应用在中高碳钢钢板的焊接中,能很好的消除残余应力。对其进行焊接过程温度场及焊接应力场的数值模拟研究,能为减少、控制、调整焊接残余应力提供理论依据,具有重要的学术价值和实际应用意义。本文以平板对接问题为例,以ANSYS软件为平台,对多层多道焊接过程中的温度场和应力应变场进行了数值模拟,具体阐述如下:首先,建立了平板对接的几何模型,根据多层多道焊的实际焊接过程,建立了四层八道的几何模型,并划分了网格。同时通过实验及查找资料,获得了线膨胀系数、屈服强度等热参数值。其次,在温度场分析中,应用APDL语言,编制了循环加载命令流,将高斯移动热源模型以热流密度载荷形式施加在焊缝上,同时利用生死单元对焊缝金属填充、熔化和凝固进行了模拟。分析过程考虑了焊缝金属发生相变时体积和相变潜热的变化。在随后的应力应变场分析过程中,通过热-力场间接耦合,在热弹塑性力学基础上,将温度场结果耦合如应力应变场,计算得到了焊后残余应力场。最后,通过小孔法等物理试验,得到了焊后实际应力场分布,验证了数值模拟结果的正确性。