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在钢结构焊接和冷却过程中,由于局部短时间内高度集中的热输入使得焊缝区和母材区将产生残余应力和应变。焊接构件中的残余应力常常达到甚至超过母材和焊缝金属的屈服强度。焊接残余应力是结构应力腐蚀开裂、疲劳破坏和脆性破坏重要诱因之一。残余应力可以使得构件局部先于其它部分进入塑性状态,从而降低构件的稳定承载能力。目前,针对薄板的焊接残余应力开展的研究较多,但针对厚板和特厚板的相关研究很少。因此,对钢结构焊接残余应力特别是厚板焊接残余应力的研究显得至关重要。本文对焊接残余应力数值模拟领域的研究进展作了综述,讨论了焊接温度场和应力场的计算理论,并对有限元模型的建立作了详细介绍。本文研究对象为50mm厚的低合金高强度钢板(42级A572),焊接方法为自动埋弧焊,焊缝形式及尺寸参照纽约时报广场大楼角柱焊接加工工程。利用大型有限元软件ANSYS对“单道焊”和“双道焊”两种焊接工艺下构件的温度场和应力场分别进行了三维数值模拟。模拟过程中的关键技术有：(1)对焊接热源三维模型的简化处理；(2)单元生死技术被用来模拟焊缝金属的逐步填充过程；(3)接触单元被用来模拟钢板接触面的接触传热和可受压的特性；(3)利用间接法对焊接温度场和应力场进行耦合分析,成功获得了两种焊接工艺下钢板温度场和应力场的分布。计算结果与实际情况基本吻合,但精确度仍需通过实验进一步验证。通过不同时刻温度云图和多个采样点的热循环曲线来描述钢板温度场的变化情况；构件截面的应力分布情况通过应力云图和三维图像进行了对比分析。对比分析发现：(1)单道焊工艺对母材影响较严重,焊接热影响区范围较大,构件截面应力大幅波动的区域范围较大,角变形也较大；(2)双道焊工艺对母材影响相对较小,焊接热影响区范围大幅减小,构件截面应力大幅波动的区域范围明显减小,但是应力波动幅度相对较大,角变形有所减小。本研究成果对简化厚板焊接数值模拟和优化焊接工艺有一定的指导意义。此外,基于本课题研究成果,纽约时报广场大楼钢角柱整体焊接残余应力研究即将开展。