随着厚钢板在现代工业中的大量使用,焊接残余应力问题逐渐被人们所关注。焊接残余应力是在正常焊接过程中由于不均匀加热而产生的应力,它不仅会导致构件的缺陷和变形,甚至会对构件的安全性能产生重大危害。因此,针对厚钢板焊接残余应力形成和分布的研究对于消除残余应力具有重要的现实意义。焊接残余应力研究主要分为温度场和应力场两方面内容,其中温度场是应力场的前提。由于焊接过程的复杂性,焊接残余应力的研究目前主要通过计算机数值模拟来进行。针对薄钢板的焊接残余应力,前人已经做了大量的研究,提出了平行于焊缝方向的纵向残余应力和垂直于焊缝方向的横向残余应力的分布情况,但是这种研究基本未考虑厚度方向上的残余应力,而实际工程中使用的钢板很多都是厚度超过40mm的大厚板,此时不能忽视厚度方向上的残余应力,必须对其展开研究。本文基于ANSYS有限元软件,利用双椭球热源模型和生死单元法对厚度为60mm的Q345A低合金高强度钢厚板模型进行了三维数值模拟。焊接模拟时对焊接过程和焊接材料做了一系列假设,焊接过程忽略缺陷与裂纹的形成,焊接材料需要考虑物理参数随温度升高而非线性变化,进而编写出整个温度场和残余应力场的APDL命令流,最终通过计算得到了温度场分布情况和残余应力场分布情况。由温度场应力云图发现温度场呈细长的纺锤形状,尾部区域较长,焊接热源前方温度极高,热源后方温度呈梯度逐渐减小;多层多道焊时不同焊缝之间存在温度差,后一层焊缝起始温度要高于前一层;焊接冷却至67℃时认为残余应力已经形成。通过对厚板模型的残余应力曲线分析,发现纵向残余应力在焊缝附近达到极值403MPa,超过材料的屈服极限,且整体呈现对称分布;横向残余应力近似于抛物线分布,在焊缝近端主要为压应力,在焊缝远端主要是拉应力;厚度方向上残余应力多为压应力,在远离焊缝端达到最大,焊缝处残余应力较小,总体上焊缝处应力值明显小于纵向和横向残余应力,应力值多在零点附近变动。本文得出的结论具有一定的参考价值,对于后续的研究工作具有一定的指导意义。