奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和优异的综合力学性能,常被用于制造核电机组中的关键结构,而焊接是连接这些金属结构的重要加工工艺,同时也是核电设备改造维护常用的手段。由于焊接工艺非均匀加热的特点,使得焊后工件上不可避免的出现残余应力和变形。其中焊接残余应力是诱发服役过程中,出现应力腐蚀裂纹的主要原因。而对于厚大焊接结构,矫正残余变形不仅在技术上存在较大难度,而且会极大的增加制造成本和生产周期。因此,通过数值模拟技术预测焊接结构的残余应力和变形,在制造阶段提出相应的控制措施,对降低核电关键焊接部件的制造成本、延长设备的使用年限和维持核电机组的安全运行都有非常重大的意义。作为基础研究,本文以MSC.Marc软件为平台,开发了顺序耦合的热-弹-塑性有限元计算方法。基于该计算方法,模拟了厚板激光深熔焊过程中的温度场、残余应力和变形分布,并重点讨论了移动热源、增强移动热源、瞬间热源等不同热源模型对厚板激光焊温度场和残余变形的影响,比较了热源简化程度和计算精度之间的关系。然后采用热-弹-塑性有限元计算方法模拟核电特殊厚大结构焊接变形,探讨了此类厚大结构焊接变形机理及焊接热输入、焊接顺序、外部拘束、焊前反变形等工艺措施对焊接变形的影响,并将实验测量结果与模拟结果对比,验证计算方法的有效性。最后,提出了一种特殊的反变形工艺,即弹性反变形法,用于控制厚大结构焊接变形,并深入探讨了该方法控制焊接变形的机理。基于实验和数值模拟结果,本研究获得了以下主要研究结果:（1）采用简化热源可以极大的提升计算效率,对于纵向弯曲变形有很高的计算精度,但是随着热源简化程度的增加,角变形的计算精度逐渐下降。对于以纵向弯曲变形为主的焊接结构,在计算焊接变形时可以考虑使用简化热源模型。（2）核电特殊厚大结构焊后主要变形模式为纵向弯曲变形,且实验测量结果与有限元预测结果基本吻合,验证了所使用计算方法的有效性。减小焊接热输入和焊前反变形可以有效控制工件焊后的纵向弯曲变形,其中反变形的效果最好。而外部强拘束和改变焊接顺序对变形的影响很小。（3）基于力学原理,本文提出了弹性反变形法,并将其应用于核电特殊厚大结构焊接变形的控制,取得了较好的效果。但是需要注意的是,弹性反变形法的应用条件需满足一定条件,即各个部件组合后（焊后）的抗弯刚度与组合前（焊前）相比有较显著的增加,且整个焊接过程必须使用外部工装来维持工件的弹性反变形。本研究提出的简化热源模型提高计算效率的方法,将为厚大焊接结构残余变形高速化计算方法的研究提供依据。针对核电特殊厚大结构变形机理及控制措施的定量分析所获得的结论,将为相关技术人员制定合理工艺措施控制控制厚大结构焊接残余变形提供理论指导。