长期以来,焊接温度场和应力场的检测主要依靠大量实验,如果采用计算机进行温度场和应力场的模拟,能够克服测量成本高、数据分散性大、工期长等缺点,对温度场和应力场的分布进行最为经济、有效的描述。近年来,采用有限元方法对温度场和应力场的研究主要集中在热源和薄板,厚板研究相对而言较少。本文采用实验测量和模拟计算相结合的方法对焊接温度场、焊后残余应力、金相组织以及力学性能进行研究和分析说明。得出厚板多层多道焊温度场和应力场的分布规律,以期为厚板钢结构的焊接施工提供可靠的依据。结果表明:从对接接头的模拟结果与实际实验中可以发现,模拟温度与实测温度总体误差小于10%。模拟的平均应力为236MPa,电解抛光后的实测平均应力为229.4MPa,误差仅为3%。验证了焊前所建立的数理模型和选择的双椭球热源参数、网格划分方式及边界条件的合理性。三层四道连续焊状态下,模拟得出最大层间温度达到456.9℃,超过标准值。但是力学性能测试得出,第一层到第三层焊缝区平均硬度值在201.1HV到237.7HV之间,抗拉强度平均值分别为544MPa、512MPa、523MPa,弯曲试样侧弯面未见明显裂纹,力学性能总体符合标准要求。对T型接头的模拟得出,第三道焊缝的90.5s时温度达到300℃-600℃,后续温度基本稳定为此温度,但远离热源有温度滞后现象。T型接头应力的最大值是与热源同步向前移动的,所取特征点的应力最大值为339.1MPa。各点应力随时间起伏变化,在冷却过程4000s左右应力保持在一个相对稳定的值。对比了点8与点13的应力最大值变化曲线,由于两点的位置是对称的,所以变化趋势截然相反。