焊接是金属结构制造中一个重要的工艺，有效热输入和焊接速度是焊接工艺的关键参数。随着时代的发展，先进制造技术对焊接工艺提出了“高精度控形，低损伤控性”的要求。对新一代高强度性能金属材料而言，严格控制焊接热输入是确保接头性能的首要问题。因此，有必要研究有效热输入、焊接速度与焊缝成形和焊后残余应力的相关性。　　随着计算机仿真技术的发展，焊接数值模拟在预测实验规律、减少实验次数、节省科研经费等方面的优势越发明显。以焊接热传导为基础的焊接热力耦合分析是焊接数值模拟最早涉及的领域，也是焊接数值模拟工程化应用最多的研究方向。利用焊接热力耦合分析辅助优化焊接工艺已经成为焊接界研究人员广泛使用的一种手段。　　为获取焊接过程有效热输入的定量信息，研制了“焊接过程电信号在线监测平台”，包括传感器系统、数据采集系统、数据处理系统三部分，其中传感器系统和数据采集系统属于硬件系统，数据处理系统属于软件系统。基于实验室虚拟仪器集成环境，使用图形化编程语言开发的上位机软件可以实现焊接过程电流、电压信号的实时显示与存储，有效焊接热输入同步计算与显示，工艺参数记录与焊后分析等功能。同时可为焊接热力耦合分析与仿真提供实验依据与验证条件。对6mm厚高强铝合金板在大电流（有效值在450A以上）、高焊速(不低于400mm/min)条件下一次熔透、双面成形的三电极TIG焊接新工艺及其效果进行了仿真研究。研究了以正面熔宽、背面熔宽为代表的焊缝形状参数与有效热输入和焊接速度的相关性，为以控形为目标的工艺参数调整提出实施原则:以背面成形参数作为主要观测对象，以有效焊接功率作为粗调手段，以焊接速度作为精调手段。研究了铝合金板对焊残余应力分布的一般规律，指出纵向残余拉应力的峰值与有效热输入、焊接速度以及线能量均没有单调关系。　　为解决铝合金类高导热材料焊接过程中夹具对焊件的冷却作用明显与热力耦合分析常用边界条件忽略传导热损失作用的矛盾，基于对焊接热损失及其计算方法的理论探讨，提出了针对夹具传导热损失的边界条件设计思路，并给出了复杂边界条件在SYSWORLD平台上实现的具体的二次开发途径。通过对比实验数据及不同热边界条件下的模拟结果，指出对铝合金材料焊接的仿真中，如忽略夹具传导热损失的边界条件会造成温度场模拟结果相对于实际情况出现整体偏低，并会增大残余应力分布模拟结果的误差。