在海洋工程结构的制造需求不断增长的背景下,水下湿法焊接因其成本低、适应性好、设备和工艺简单,而具有巨大的应用前景。水下湿法焊接是焊接材料直接与水相接触,在水中引弧并维持电弧在气泡中燃烧的焊接技术。在高压和强烈冷却作用的环境下,水下电弧的弧压、形态和能量密度都发生了改变,工件的散热条件更发生了显著的变化。因此,对水下湿法焊接工艺过程建模,定量研究水下环境对工件温度场和应力变形场的影响规律,具有重要的理论意义和工程实用价值。本文首先针对常规熔化极气体保护焊(GMAW),建立了适用的电弧-熔滴热源作用模型和分布模式,确定出相应的能量分布参数；将熔池表面变形和熔池液态金属导致的热量下潜和向后传递间接考虑到模型之中。进行了GMAW焊接温度场和应力变形的数值模拟,获得不同工艺条件下焊缝形状与尺寸、焊接热循环、以及应力和变形等基础数据。开展了实验验证,证明上述模型对陆上常规熔化极气体保护焊的数值模拟具有良好地适应性。将陆上GMAW焊接的热源模型和数值分析模型进行改进,具体结合水下焊接的工艺特点,修正能量分布参数,建立了水下焊接温度场和热过程的数值分析模型,得出不同水深、不同流速时的焊缝形状和尺寸、焊接热循环等典型数据。将上述水下焊接温度场模型与焊接应力变形模型相结合,实现水下焊接接头热-力耦合模拟。针对几个算例,获得了水下焊接接头残余应力与变形的有限元分析数据。分析了水下焊接环境中工件应力变形场的规律。