焊接技术是众多大型设备生产制造中的关键技术之一。在焊接过程中焊接构件由于受到局部、瞬时的热胀、冷缩作用,不可避免的产生复杂的变形与应力状态。焊接残余应力与变形严重影响着焊接结构的使用性能和安全服役性。因此,通过准确预测焊接变形与残余应力而改进相应的焊接工艺是企业迫切需要解决的问题。目前,通过数值模拟方法来预测焊接变形及焊接残余应力,不仅减少了实验的盲目性,也可以有效降低实验成本,能够满足实际生产的需要。然而对于大型复杂工程结构的焊接数值模拟仍然面临着计算效率低、周期长、精度低等问题。基于以上背景,本文针对现有焊接模拟模型及方法进行改进,并以高速列车车顶、大型拼接焊压力容器两种典型大型焊件结构为例,对改进后的焊接模型及方法进行验证。首先,建立新的焊接模拟计算模型,并针对高速列车车顶结构在激光-MIG焊后的整体变形量及焊接变形进行计算,在此基础之上对车顶的焊接顺序进行优化设计;其次,改进焊接模拟计算方法,针对大型拼接焊压力容器,通过计算焊接变形及残余应力的分布情况优化了焊缝的位置与焊接顺序。通过以上计算模型和计算方法的改进、及对不同典型大型焊件的焊接模拟计算,为进一步优化焊接工艺和深入了解焊接的原理提供依据。本文的主要内容如下:1、分析国内外工程焊接技术及焊接模拟现状,分析改进现有焊接模型和焊接方法的途径,并选取典型焊件作为新焊接模拟模型和焊接模拟方法的验证对象。(本文第一、二章)2、通过将局部接头模型热弹塑性有限元计算与整体模型固有应变计算相结合的方式改进现有焊接计算模型,并主要针对激光焊、激光-MIG复合焊接工艺,介绍说明新计算模型的建立过程,以高速列车车顶为对象,将焊接试验与数值模拟结果进行对比,验证复合热源模型的准确性。并通过计算高速列车车顶结构在激光-MIG焊后的整体变形量,对车顶的焊接顺序进行优化设计,为改进车顶结构的实际焊接工艺提供参考。(本文第三章)3、对现有焊接模拟方法进行改进,即通过合理结合、利用热弹塑性有限元法和固有应变法的计算优势形成新的模拟计算方法,并以不锈钢储罐筒体拼接焊为研究对象,模拟计算压力容器多筒节纵焊缝在不同相对位置下筒体整体的应力分布及变形情况并得出规律以弥补规程的不足;在此基础之上,改变焊接顺序对拼接焊储罐整体变形进行模拟。(本文第四章)