焊接残余应力是影响各领域机械装备大型化、高参数化、复杂恶劣条件下长周期运行服役时可靠性与安全性的重要因素,是导致焊接结构疲劳断裂、脆性失效以及各种焊接裂纹形成的主要原因。本文基于焊接残余应力和变形调控理论源头创新,研制了一种旨在免除焊后去应力处理的埋弧焊丝,并应用于EH40高强度船用钢厚板焊接。针对传统数值计算模型在预测多因素耦合条件下焊接接头复杂热物理/冶金物理行为方面的局限性,基于有限元分析软件ABAQUS/Standard,建立了描述低相变点合金在强约束、非稳态、复杂热循环条件下热-力-冶金行为的非线性强耦合有限元计算模型,可高精度地预测低温相变合金的焊接残余应力形成与演化趋势,本文的主要结论如下:（1）研制了一种旨在免除焊后去应力处理的高强钢用埋弧焊丝,该焊丝具有通过低温马氏体相变自主调节焊接接头残余应力水平及分布的特性。焊接降温阶段,焊缝处由低温马氏体相变所导致的体积膨胀效应可以抵消焊件冷却收缩过程中的拉伸残余应力累积,降低焊接残余拉应力,并在焊缝区形成大小约为-450MPa的稳定压应力区段。（2）采用数值分析的方法研究了焊接接头的热输入-组织相变-应力变形多场演化规律,并分析了不同相变温度与道间温度情况下的残余应力演化规律,结果表明:低相变点焊材相变温度对残余应力的水平与分布具有显著影响,相变温度越低,则焊缝中心处残余应力水平就越低;焊接过程中,控制道间温度值超过材料的相变开始温度,避免焊接过程中马氏体相变的大量发生,有助于提高残余压应力分布的均匀性,避免在焊道底部形成高水平的残余拉应力;数值模拟的残余应力值与中子衍射测量结果相吻合,说明考虑固态相变的数值模拟方法可以有效、可靠地预测低相变点合金的焊接残余应力分布。（3）通过数值分析的方法澄清了相变塑性对焊接残余应力演化过程的影响,结果表明:焊接快速冷却阶段,由两相（马氏体相与奥氏体相）热物性不匹配引起的相变塑性效应诱发低相变点合金的反常塑性变形可以削弱各相微观塑性应变的不均匀性,抑制焊缝金属的应力累积并造成焊缝区纵向残余应力的“松弛释放”现象,并且相变塑性参数K的值越大,纵向残余应力的松弛效果就越显著。