焊接残余应力的存在,会直接影响到焊接结构的承载能力。为了保证焊接结构的安全可靠,准确的推断焊接过程中的残余应力是十分重要的课题。本文以ANSYS有限元软件作为分析手段,系统地论述了焊接过程的有限元分析理论,并结合数值计算的方法,对焊接过程产生的温度场、应力场进行了实时动态模拟研究,提出了基于ANSYS软件的焊接温度场和应力场的模拟分析方法,并对平板对焊问题进行了实例计算,而且计算结果与传统结果和理论值相吻合,这为以后的焊接转向架的模拟打下良好的基础。本文的主要研究内容如下:(1)解决了焊接过程数值模拟计算的相关问题,如焊接热源的选择、网格划分等问题。(2)应用APDL语言对具体研究问题进行二次开发,是应用ANSYS分析软件的高级形式,本文利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载。(3)利用本文所建立的测温系统,采用在焊接工件表面布置热电偶的方式对焊接过程一些点进行了测量。结果表明在所测点位置温度的计算结果和实测结果符合良好,从而验证了模型的实用性。温度场的数值模拟为进一步研究焊接的应力与组织性能等奠定了基础。(4)对薄板焊接后残余应力进行了测量。测量的横向、纵向残余应力分布规律与数值模拟结果一致,验证了焊接应力的数值模拟结果的正确性。通过研究和算例验证,本文建立了可行的三维焊接温度场和应力的动态模拟分析方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场和应力分析提供了理论依据和指导,促进了有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中的应用。