焊接是钢结构主要的连接方式之一。由于高度集中的热源输入,导致焊接部位不均匀受热与冷却,在焊件冷却后,会在焊缝区域及其附近位置产生残余应力和残余变形,结构构件的强度、韧性以及开裂性能也会因此降低,从而影响整个结构的受力状态,产生不良的后果。对焊接过程和冷却后焊件的温度场和应力场进行分析,可以为焊接施工提供有效的帮助。传统检测焊接的方法,不是对结构损伤大,就是成本较高,不利于工程应用。有限元模拟能够克服传统方法的不足并具有一定准确性。本课题以天津市滨海新区某项目为工程背景,进行了以下几方面的工作:1、在现场钢板剪力墙的焊缝中心线位置附近布置振弦式钢板计,对钢板的CO2气体保护焊进行实时监测,利用数据采集装置和计算机采集不同冷却时刻的残余应力值,研究了焊接施工过程钢板的残余应力分布情况。结果表明:在焊缝区域中部的纵、横向产生拉伸残余应力,在焊缝两端的纵、横向产生压缩残余应力。2、使用有限元软件ANSYS建立了钢板CO2气体保护焊的焊接模型,本文使用温度场和内力场双向耦合的直接耦合法进行建模,模拟了焊接过程及其冷却过程。特别地,通过试算确定了合理的模型尺寸。3、通过ANSYS的后处理器分析了温度场和应力场的分布情况,并与现场实时监测的数据进行对比。通过比较现场测量数据与数值模拟数据的契合度,验证了数值模拟的适用性,表明有限元模拟可以较好地再现钢板的残余应力分布。4、分别对焊前预热、焊接速度、电弧有效加热半径、电弧电压和焊接电流这几项对焊接影响较大的因素进行了数值模拟,分析了这些因素对焊接施工的影响程度。结果表明:焊前预热有利于降低焊接区域的温度梯度以及减少焊接残余应力的产生;焊接速度和电弧加热有效半径的增大有利于减小焊接的最高温度;电弧电压和焊接电流的降低有利于减小焊接最高温度。