焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。一旦能够实现对各种焊接现象的计算机模拟,就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。本文系统地论述了焊接过程温度场和应力场的分析理论,总结了基于有限元分析软件ANSYS的焊接模拟计算过程,并且对目前研究很少的某典型贯穿件构件环焊缝多道焊的焊接过程进行了三维有限元模拟,求解得到了温度场和应力场。经过分析知求解结果与前人的分析结果及理论上的结果吻合较好,为以后进行类似构件的焊接数值模拟提供了依据。本文的主要内容包括:建立合适的有限元模型;选择双椭球热源模型,利用函数加载功能实现热源沿环焊缝移动;采用“生死”单元技术模拟焊缝金属一道一道顺序填充的过程;讨论热源模型参数和焊接速度对温度场结果的影响;在分析得出的温度场的基础上对焊接过程产生的应力进行了实时动态模拟。本文编写了应用有限元分析软件ANSYS对环焊缝多道焊温度场和应力场进行模拟分析的APDL(ANSYS Parametric Design Language)程序,可以通过简单的修改相应的参数来实现焊接工艺的优化。这为优化焊接结构工艺和焊接规范参数提供了理论依据和指导。本文研究了可行的环焊缝多道焊温度场和应力场的三维动态模拟方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场和应力场的分析提供了理论依据和指导,促进了有限元分析技术在焊接力学以及工程中的应用。