旋挖钻机在基础建设工程中应用广泛,钻进系统中传递扭矩的钻杆承受交变载荷和轴向钻进载荷。焊接残余应力对钻杆的使用性能和可靠性产生不利影响,损坏部位多位于钻杆和键条的焊接接头处。精准的预测及控制焊接残余应力,具有重要的工程意义。钻杆在实际工作过程中载荷变化较为复杂,本文将钻杆和键条的焊接简化为T型接头焊接,研究坡口和循环载荷对焊接残余应力的影响。本文针对于T型接头焊接利用有限元分析预测焊接残余应力的分布,与试验对比验证有限元分析的正确性。运用热-弹塑性有限元分析方法模拟焊接过程,利用单元生死子程序模拟焊缝材料的填充作用。鉴于钻杆和键条的焊接接头不同于标准T型焊接接头,本文探究焊接坡口形式对焊接温度场、残余应力和变形的影响。计算结果表明,焊接坡口的形状显著影响最终的残余应力场,而对变形的影响较小。基于预测而得的焊接残余应力场,研究外加循环载荷的大小、应力比及方向对残余应力释放的影响。结果表明,残余应力的释放量依赖于循环载荷的应力幅值,残余应力的释放量随应力幅值的上升而增加。纵向循环载荷只改变焊接残余应力的大小,而不会改变其分布特征。残余应力的释放主要发生在循环载荷作用的第一次应力循环过程中,循环载荷的应力比主要影响横向残余应力,对纵向残余应力的影响较弱。