海上吊机在基体环缝焊接过程中产生的焊接变形影响塔吊的承载能力,因此海洋塔吊基体焊接过程中产生的变形需要严格控制。通过实验方法确定基体焊接变形控制的最优焊接顺序非常困难。因此运用数值模拟分析法准确预测筒体环缝在不同情况下的焊接变形,并确定最优焊接工艺具有重要意义。本文以大型海上塔吊基体换缝焊接过程为例,运用大型通用有限元软件ABAQUS进行数值模拟分析,研究大型筒体结构件在不同焊接顺序下的焊接变形情况。首先,本文针对大型结构件焊接过程的数值模拟仿真存在网格节点数众多,计算效率低下的特点,提出一种基于传统段状热源改进而来的优化段状热源。经过实验研究发现,该优化段状热源在保证计算效率的情况下提高了计算精度。在本文实验条件下,通过缩比模型数值分析证明了优化段状热源的实用性。其次,对塔吊基体等比例模型的焊接变形情况进行模拟计算。研究发现,打底焊缝焊接轴向收缩变形是大型筒体结构产生焊接变形的主要原因。打底焊缝采用单热源顺序焊、断续焊、多热源对称焊三种焊接顺序时,筒体焊接变形量依次减小;采用多热源对称焊接顺序最大整体变形量分别比采用单热源顺序焊和断续焊模型减小14.7%和14.6%,最大轴向收缩变形量则分别减小14.6%和7.9%。但采用断续焊和多热源对称焊接顺序时在分段连接处产生较大的轴向残余应力突变。打底焊缝中径向收缩仅出现在焊缝及附近区域,且变形数值较小。从控制变形角度来说,多热源对称焊接顺序为最优工艺。最后,建立塔吊基体1/4筒体模型,分析填充焊缝焊接变形增量增长趋势。研究发现,焊道对筒体变形的约束作用随后续焊道的填充逐步增大,每增加一层焊道焊接轴向变形增量逐渐减小。而径向收缩范围随焊道的增加收缩范围逐渐增大。因此打底焊道变形控制在对于减小整个筒体焊接变形至关重要。且后续焊道对打底焊缝焊接残余应力有重塑作用,打底焊道因采用多热源对称焊接顺序在分段连接处产生的轴向残余应力突变状况,在填充焊道焊接过程中可消除底层焊道产生的应力突变情况。