焊接结构广泛用于航天、桥梁、压力容器等工业中,焊接过程中的加热和冷却循环不可避免地导致残余应力和焊接变形的产生。火箭贮箱五通连接器法兰传统手工电弧焊,焊缝错边、间隙变化等问题非常突出,可靠性不足,焊接质量不稳定,不能适应新一代型号产品生产的发展需要。本文采用非线性有限元技术,使用ANSYS软件模拟了五通连接器机器人焊接过程中的温度场和应力场,对其温度场分布和变形的特点进行了研究。首先,介绍了有限元法分析焊接过程的相关的传热学和热弹塑性的基本理论,对焊接热源模型和对分析结果产生重要影响的因素进行了详细介绍。以非线性有限元技术为基础,使用ANSYS软件建立了五通连接器法兰模型,采用三维移动高斯热源,通过ADPL编程实现焊接温度场的动态模拟,并以瞬态温度场分析为基础,进行焊接残余应力的热弹塑性分析和焊接变形分析。结果显示焊缝形成了环向残余拉应力,法兰孔有明显的变形,表现为较大的轴向收缩,同时半球底面也产生内凹变形。本文也考虑了通过改变焊接工艺控制焊接变形的方法。模拟了不同焊接顺序和不同焊接热输入两种工艺下的焊接温度场和应力应变,结果表明这两种方法对控制焊接变形并不十分有效。因此设计相应的工装夹具,控制焊接变形。