船舶等一些大型海洋结构物多见平板对接焊。平板焊接接头在焊接过程中表面易产生裂纹,严重时会引起结构发生失效或者断裂现象。但裂纹在初期阶段尺寸较小,扩展速率低,很容易被忽略,焊接残余应力可能会影响裂纹的萌生及扩展,威胁船舶结构的安全性。因此对平板焊接接头进行裂纹萌生和扩展及其在残余应力影响下的研究是十分有必要的。本文基于热-弹塑性相关理论,首先进行典型焊接接头残余应力数值模拟方法研究;然后基于内聚力模型进行典型焊接接头裂纹萌生及扩展研究;随后考虑焊接残余应力的影响,分别对完整和含有初始裂纹的平板焊接接头裂纹萌生和扩展进行了数值模拟研究;最后基于应力诱导氢扩散基本理论和间接耦合的方法进行了平板焊接接头残余应力诱导氢扩散的影响数值模拟研究,并对焊接接头残余应力及氢对裂纹扩展影响研究拟定了初步试验方案。主要的研究结论如下:（1）二维焊接残余应力数值模拟方法可以有效的对平板焊接接头进行计算和分析。结果显示:在焊缝和热影响区存在较大的残余应力,随着与焊缝距离的增大而减小。（2）通过基于内聚力模型研究焊接接头裂纹萌生及扩展的数值模拟结果和文献试验结果进行对比研究,可以得到一套基于内聚力模型进行焊接接头裂纹萌生及扩展的数值模拟方法,然后基于此方法进行不同焊接接头的裂纹萌生及扩展研究,研究结果显示:焊接接头在损伤值为1时裂纹萌生,然后裂纹扩展逐渐平稳。（3）焊接残余应力会加快完整平板焊接接头的损伤积累使裂纹萌生,使牵引力分布趋势与残余应力分布趋势相似;焊接残余应力使含有初始裂纹的平板焊接接头继续发生扩展;初始裂纹的深度越大,基于内聚力模型的平板焊接接头裂纹扩展速率越慢。（4）氢浓度分布受高强度钢平板焊接接头残余应力的影响,氢浓度分布趋势与焊接残余应力分布趋势一致,在焊趾处氢浓度发生聚集现象,氢主要集中在高应力区。