焊接过程非常复杂，它是包含相变、塑性和非线性等因素影响的热弹塑性问题。对于双级推料离心机转鼓这种超大型的焊接件，如果只依靠实验方法积累数据，费时且成本很高，借助数值仿真解决转鼓焊接引起的开裂问题，可以大大节约制造成本，具有很大的经济效益。论文介绍了焊接温度场、各种热源模型和热弹塑性的基本理论，对焊接温度场的数值方法进行研究，解决目前还存在的一些问题，如，材料在高温状态下的非线性参数，相变潜热的处理等，并对高斯热源和双椭圆热源模型作了对比研究。论文使用APDL语言编写了一套动态模拟焊接过程温度场和应力场的多物理场耦合算法。基于平板结构研究了焊接的温度场及残余应力分布，通过控制单元的生死，采用分段移动的双椭圆模型实现热源的快速移动，讨论了高温区熔池的处理，并X射线应力仪对平板焊接后的试验测量数据与仿真结果进行比较，验证了模拟方法的准确性。其次，论文针对推料离心机转鼓建立了三维有限元模型，分别采用单道焊和两道焊接进行了仿真模拟，分析了转鼓焊接的温度场、变形和残余应力分布，发现焊接结构中最大残余应力多出现在焊缝上下表面处，并沿焊缝垂直方向逐渐减小。同时，比较两种仿真结果，得出两道焊接有更好的残余应力分布。最后，论文研究了将残余应力作为初始应力的方法，在推料离心机的某工况下对转鼓进行应力分析，对计算结果作评定与比较，并运用蒙特卡洛法对转鼓进行可靠性分析。本文为复杂焊接结构的焊接温度场和结构残余应力的分析提供了理论依据和指导。