焊接技术的发展对于促进工业发展具有举足轻重的作用。由于焊接过程产生的局部高温及不均匀的温度场，使焊接原材料在冷却过程中收缩速度不一致，从而在焊缝周围区域产生残余应力以及形变，严重影响了焊接部件的疲劳强度和使用寿命。因此了解焊接过程中的温度场及力场分布对于在实际操作过程提高焊接质量具有重要的指导意义。本文以经典T型焊件(暖气管道)为例，利用一系列三维有限元分析软件AltairHyperWorks、Visual-Environment、Sysweld、weld-planner等对单个以及整体T形接头进行焊接模拟仿真，在SYSWELD环境中求解双椭圆移动热源方程，并对焊缝冷却过程中温度场以及残余应力进行详细的分析，最终得到能够适合复杂结构的焊接模型的数据;并在温度场的基础上，对整体焊接的装夹约束以及焊接顺序进行了优化,以便为实际生产提供指导.单个T型管道的数值模拟结果表明：焊接刚刚起弧时刻，温度比较低，焊丝与焊件均没有熔化，热影响区均比较小，T型管的最高温也低于焊接稳态温度，焊件与焊丝在较小的熔池下进行焊接，热源初步显示出椭球型形状；随着焊接进行，温度迅速上升，焊件与焊丝熔化温度并超过它们熔点温度，热源熔池温度已经达到低碳钢的融化温度，熔池逐渐增大，热影响区也随之变大；在时刻4.32秒，第一、第二条焊缝结束，热影响区全部覆盖整条焊缝，此时熔池温度达到2200°左右。第三、四条焊缝也是同样的过程，不同之处在于，焊接温度、残余热应力在第一、二条焊接的基础上，温度以及残余热应力比较大。在二十秒之后，焊缝的各个节点都开始进入冷却状态，温度也随之下降，在焊接结束冷却过程中，焊接两根竖管之间的部位温变较明显，温变较大，因此，此部位产生的残余热应力较大；如果多条竖管依次进行焊接，则各条竖管中间的部位，会产生较大应力集中，焊件发生明显变形，因此，对于此种变形的优化，在理论上可以采取在温度高一点的环境内进行冷却的方案，延缓温度降低速率，从而减少残余热应力过度集中，进一步减少整体结构变形。整体T形接头焊接优化设计结果表明,在整体结构上在x轴、y轴、z轴三个方向分别施加装夹约束,T型管结构的变形在各个坐标轴方向上控制在1mm左右,两根横管的变形趋势也有原来的工字型改为一字型，对T型管的整体结构有了优化。焊接顺序焊接顺序优化为按照1st-3id-5th-2nd-4th的顺序进行,可以适当降低变形量，而且使x,y,以及x各轴的变形的极值均匀的出现在各竖管的两端，实现了最优焊接。本文对今后模拟焊接过程中的数值模拟提供了重要的理论支持，了解温度场残余应力的分布不仅可以缩短实际生产过程中摸索试错的时间，而且可以大胆提高优化设计的准确性，此外本文首次对整体焊接的装夹约束以及焊接顺序进行了优化,为实际生产提供重要且准确的指导。