焊接是一个非常复杂的过程,涉及电弧物理学、传热学、冶金和力学等多学科领域。当今已有的焊接变形研究方法主要有:解析法、试验法与数值模拟三种方法。然而采用理论的解析法和试验法在实际生产制造中存在极大的局限性。基于在经济成本、运算效率和适用范围方面具有明显的优势,数值模拟已成为当今焊接研究最主要的分析方法。本文主要针对数值模拟在构件焊接变形研究中的应用进行了相关规律的探索与总结,并提出相应的改进方法与可行建议。主要内容如下:第一,固有应变法是研究大型焊接构件焊后残余变形的主要分析方法。本文对某平板多层焊接接头进行了试验研究,并将焊后变形测量结果与热弹塑性有限元法、固有应变法的仿真结果进行对比分析。研究结果表明固有应变法在焊接变形预测中具有可靠性,且在保证精度的前提下,能极大的缩短计算周期,适用于大型焊接构件的焊接变形计算。第二,热输入与板厚尺寸是影响固有应变的主要因素。焊接速度是控制热输入量最常用的工艺参数,板厚是构件设计过程中必须考虑的问题。本文对一系列T型焊接接头进行了数值模拟,研究表明了横向、纵向及等效固有应变与焊接速度之间的强线性关系,同时总结出板厚尺寸对T型焊接接头的焊后残余变形的影响规律。第三,固有应变值的施加方式和施加位置是影响数值模拟计算精度的关键。对三种假设的固有应变施加位置方案进行了计算和对比,发现以焊缝中间线为轴心,焊缝直角边的1/2为半径的范围内单元节点进行固有应变的施加,其计算结果与热弹塑性有限元的计算结果更接近。第四,最后对大型焊接构件的焊后残余变形进行研究,采用固有应变法对某转向架构架侧梁进行了焊接变形的预测与焊接工艺的影响研究,并提出有效降低焊后残余变形的焊接方向与焊接顺序。