焊接作为一种高效率、低成本的增材制造方法,在国防军工、核电水电、交通轨道、压力容器、管道运输等领域有着无可替代的作用。焊接过程中,由于在焊件局部位置瞬间输入了大量能量,导致在焊缝周围会产生巨大的温度梯度,引起材料不均匀的膨胀,当因热膨胀导致的内应力大于材料屈服点后,材料会产生塑性变形。在材料冷却后,这些塑性应变会导致焊件内部的焊接残余应力。这种残余应力一方面会对焊接接头刚度、强度和应力腐蚀产生不良影响;另一方面,焊接应力也会导致构件发生变形,影响焊件装配性能和制造精度。因而有必要对焊接过程产生的应力和变形进行定量分析。本文以不锈钢厚板埋弧焊为研究对象,就焊接温度场、应力场、焊接变形等问题进行了分析。本文研究内容如下:（1）设计实验,测量了埋弧多层多道板件的温度、应力与变形,这部分工作用于为有限元仿真模型提供验证;观测了不同焊道中金属的金相组织、硬度和拉伸强度与屈服强度,针对观测结果分析了温度场与应力场对焊缝组织和力学性能的影响,也为数值模拟材料的力学参数设定提供了参考。（2）以大型通用有限元软件ABAQUS为分析平台,利用python脚本和“model change”功能,建立了热-力顺序耦合的瞬态温度场与应力场三维计算模型,并与实验结果对比确保了准确性。利用该热弹塑性模型对SUS304不锈钢多层多道焊的应力和温度场进行了分析,对横向残余应力、纵向残余应力及温度场的分布规律形成给出了解释或提出相关假说。准确有效的有限元仿真参数为进一步分析焊接参数对焊件应力应变的影响做了铺垫。（3）以上述有限元模型为分析基础,简化计算模型,针对焊接中的关键热工艺参数:焊接速度、焊道层间温度和冷却速率设计三因素三水平的正交实验。利用了SPSS对仿真计算结果进行方差分析,得出了这三项因素对焊件残余应力和变形的影响趋势和影响水平;利用支持向量机回归预测模型与粒子群优化算法,计算出在制定水平范围内的最优参数。此项工作对焊接工艺的选择提供了参考。（4）基于固有应变理论,在ABAQUS中建立弹塑性有限元模型完成了大型不锈钢真空腔壁的焊接变形仿真。该模型通过分步激活焊接板材和焊缝生死单元来模拟焊接过程中焊件约束状态的变化。对三种焊接顺序下的焊接变形进行计算对比,确定了最优方案。