T型角焊缝在桥梁、船舶、航空、工程机械等部件加工中广泛应用,在实际工程中,中厚板进行T型角焊时,为了保证焊缝的全熔透,提高工件焊接质量和生产效率,常采用单边V型坡口留钝边的形式进行焊接。这种带钝边单边V型坡口构成的不等厚非对称结构,由于与普通对称焊缝的散热情况存在显著差异,在进行打底焊接时,易产生未熔合或过熔透的焊接缺陷。为了实现对非对称角根焊缝全熔透良好成形的有效控制,需要对这种非对称角焊缝的热输入进行深入探索,揭示其熔透成形机理。由于焊接过程的复杂性,单纯通过试验或解析模型的计算认识焊接过程难以实现。有限元技术的发展使焊接过程数值模拟技术成为研究者们研究焊接熔透机理的一个便利工具。当前对于角焊缝数值模拟的研究侧重于添加合适的热源模型来研究熔透情况,这种模型研究熔透机理时假定了一个理想的热源模型,忽略电弧和熔池之间复杂的相互作用,虽然在一定程度上有助于认识角焊缝的熔透机理,但是与实际情况难免存在一些偏差。本文结合焊接实际情况,从焊接热源的来源出发,将焊接电弧和熔池统一起来进行研究,针对中厚板非对称角根焊,提出并建立一种电弧-熔池耦合的三维统一模型。该模型以磁流体动力学为理论基础,耦合了电场、磁场、流场、温度场以及力场,对焊接电弧形态及温度场、工件温度场及熔透情况以及焊件的角变形进行了仿真模拟,并分别对电弧形态与温度、工件温度场与熔合线及焊件角变形进行了试验验证,证明了电弧-熔池耦合模型的正确性与适用性。基于上述模型,对不同焊接参数下的电弧温度场、工件熔透情况及焊件角变形进行了数值模拟,并通过试验进行了验证,定量分析了不同参数对非对称角根焊焊接质量的影响。研究发现:焊接电流对熔透成形及焊件角变形的影响最大;焊接角度则通过影响电弧热量分配而影响熔池中心的偏转,进而对焊件角变形也有一定的影响。通过控制焊接角度,可以实现控制工件表面热输入的分配,进而控制焊接质量。本研究对中厚板非对称角根焊焊接质量的控制有一定的指导作用。