深海工程结构中大量使用焊接结构,在复杂焊接接头处均存在焊接残余应力场。残余应力场的存在会影响结构的疲劳寿命。焊接结构在焊接完成之后会进行一定的焊后处理以消除残余应力,有利于提高焊接构件的使用时间。在海洋环境中,焊接结构会受到风、浪、流等的作用,结构在这些交变载荷下会产生交变响应,会造成焊接接头处疲劳损伤,同时内部残余应力发生衰减现象。本文将研究焊接残余应力场衰减的影响因素,以及在交变载荷下的衰减规律。焊接结构的初始残余应力基于焊接弹塑性有限元理论,运用大型有限元计算软件ANSYS进行数值模拟计算得到。本文对Q235钢平板对接接头双面焊焊接温度场和应力场的三维动态过程进行计算,并将表面初始残余应力与单面焊表面初始残余应力进行对比。之后,采用X射线衍射法对数值计算结果进行试验验证。使用疲劳试验机对不同试件施加不同幅值以及不同循环次数的交变载荷,对比原残余应力场分布以及经过交变载荷作用后残余应力场分布,研究交变载荷水平以及循环次数对残余应力场的影响。通过对比数值计算结果与X射线衍射法试验结果,表明测量结果与理论结果相吻合,验证了本文所提出的有限元计算方法的有效性,说明焊接试件的表面残余应力可以通过数值计算获得较为准确的结果。通过对试验数据进行分析可以看出,外加应力的水平与交变周次都会一定程度上影响焊接残余应力的衰减,通过构造衰减规律方程,利用试验数据得到残余应力衰减规律的拟合方程,并对比拟合方程和试验数据的吻合情况,可以看出大部分数据落在拟合方程的曲面上,所以拟合方程在一定程度上可以反映残余应力的衰减情况。