梁结构的应用是提高整体结构强度、提高性能、增加承载能力的重要途径,并且梁结构在船舶、桥梁、建筑等行业起着尤为重要的作用。焊接是梁结构加工的主要方式,焊接过程必然伴随着焊接残余应力和变形的产生,焊接应力变形既是形成各种焊接缺陷的重要因素,又是造成焊接热应变脆化的根源,直接影响着梁结构的制造质量和使用性能。因此,正确理解焊接应力变形的形成机理、作用与影响,掌握控制和调整焊接应力与变形的方法,对于提高梁结构的制造质量和服役性能具有非常重要的意义。本研究以Q345钢T型梁结构为研究对象,基于热弹塑性力学理论,采用数值模拟的方法对常规焊接和低应力无变形焊接两种情况进行机理研究和分析。为改善优化当前的焊接加工工艺,实现梁结构的焊接低应力无变形提供理论依据和基础。本论文的具体研究内容如下:(1)采用ANSYS有限元计算软件,建立适用于T型梁结构的双向两道焊接过程的三维有限元模型,计算并获得T型梁结构在常规焊接过程中的温度场和热弹塑性应力应变场的分布变化规律。(2)在低应力无变形焊接模拟过程中,由于紧随热源的热沉产生急冷作用,焊件结构的温度场相较于常规焊接过程会发生畸变,热源中心之后的温度会有一个骤降的过程,并且热沉所在区域为该温度场的最低点,使得热源和热沉之间形成巨大的温度梯度,而在热沉之后由于热沉的离去温度会有稍微升高,形成一个类似于马鞍状的温度场,但相较于常规焊接过程温度会很低;同时由于热沉的急冷作用,使得焊缝区域金属在加热之后迅速有个急冷收缩的过程,继而使得之前的压缩塑性应变有所减小,同时热沉的存在还会对热源和热沉之间已经冷却的金属产生强烈的拉伸作用,进而增大其拉伸塑性应变,焊缝区域和近焊缝区域金属的应变减小,残余应力降低。(3)针对低应力无变形焊接过程中热源和热沉的距离D和热沉的冷却强度两个因素进行研究,从而探究低应力无变形焊接的影响因素。通过对比模拟研究发现,当热沉的冷却强度固定时,热源和热沉之间的距离相对较近时,热沉对焊件结构的拉伸作用就相对较小,焊接之后焊件的残余应力和应变改善不明显;当固定热源与热沉之间的距离固定时,随着热沉冷却强度增大,热沉对焊件结构的拉伸作用会逐渐增大。