铝合金焊接残余应力和变形一直是影响铝合金焊接结构广泛应用的主要因素。本文采用了一种积极主动的、定量的残余应力和变形控制方法-预拉伸焊接法,对因焊接热影响产生的铝合金薄板内部不平衡内应力进行调整,从根本上控制铝合金焊接残余应力和变形。实验中自主设计了一套能用于预拉伸力施加的专用焊接装置,实现了不同预拉伸力下3mm厚铝合金薄板的焊接。焊后利用盲孔法测试焊接残余应力并对相应的变形进行测量。同时利用ANSYS软件对焊接过程进行数值仿真,实现不同预应力下焊接残余应力和变形的模拟并对高预应力下焊接残余应力和变形进行预测,达到了减少实验的目的。焊接试验表明,预拉伸焊接法可以有效的降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。通过施加材料屈服强度20%和50%的预加应力,3mm厚的铝合金板材焊后残余应力降低33.8%和72.9%,变形也由12.5mm降低到8.9mm和3.1mm。结合实验,对数值模拟进行优化,模拟结果和实验结果的误差在20%以内,达到预期的目的。因此,利用数值模拟对较高的预置力下焊接过程进行模拟预测,表明当预加应力达到材料屈服强度的90%时,焊接残余应力和变形分别为9.5MPa和1.14mm,基本实现低应力无变形焊接。分析认为,预拉伸焊接法的机理为:焊接过程中扩大了高温状态下的塑性变形区,减小了塑性压缩应变;冷却过程中,拉伸应力存在增强了塑性拉伸应变能力,在冷却阶段形成的纵向拉伸能抵消加热阶段形成的压应变,达到控制焊接残余应力和变形的目的。