论文基于焊接传热学理论和中厚板多层焊接的热和力的数学物理方程,分析研究了MAG焊熔池液体金属流动状态、焊接件边界换热条件和接头的刚性约束作用,建立了中厚板MAG焊熔池热力的数学模型。论文采用ADINA有限元软件,针对Q235钢中厚板对接接头多层焊熔池流动状态的模拟计算。论文进行了中厚板对接接头多层焊的温度场及热循环的模拟,得出了熔池和热影响区的不同位置处的热循环曲线;熔池的温度在每层焊接结束时迅速降低,热影响区温度在前一层焊接余热的影响下,加热最高温度T_m逐层升高。论文进行了中厚板对接接头多层焊接焊缝区和热影响区的瞬时应力场、应变场和变形的模拟,得出了焊缝区和热影响区的不同位置处的应力应变及变形的变化曲线;焊缝区和热影响区在受刚性约束作用时其应力应变及变形值较一般焊接过程小。论文进行了中厚板对接接头多层焊接流动熔池的形态模拟,得出了多层焊接时流动熔池的瞬时形态;从模拟熔池图像上分析得出,摆动焊接中的熔池形态比非摆动焊接的熔池形态要宽。论文采用了弧焊机器人MAG焊试验系统,设计研制了中厚板对接接头专用焊接工装夹具,建立了专用红外测温系统,形成了对接接头模拟验证试验系统,验证了中厚板相应位置点多层焊接的温度场及热循环模拟结果;验证了熔池的热循环,符合实际,验证了热影响区的热循环,基本符合实际。论文分析了多层焊接焊缝区和热影响区应力应变及变形的变化,模拟结果基本符合实际焊接过程,受刚性约束等模型假设的因素影响模拟数值精度上与实际依然存在一定差距。论文采用了熔池形态视觉传感验证系统,验证了模拟结果,认为模拟熔池图像符合实际,可对实际焊接过程中熔池形态做出预测。