铝合金材料以其密度小、强度高、耐腐蚀性好和成形性好等特点在航空航天、船舶高铁和汽车制造等工业领域得到广泛的应用,而铝合金焊接接头易产生裂纹、气孔、咬边和接头变形大等焊接缺陷则限制了铝合金的应用。铝合金焊接需要采用热输入小、能量密度大和焊接速度快等特点的焊接方法,而激光+GMAW复合热源焊能够满足焊接需求。由于焊接过程中受热不均匀不可避免地产生残余应力,从而降低了焊接接头的力学性能。铝合金T型接头内部热流密度分布和熔池受力状态更为复杂。因此,本文采用数值模拟和实验检测相结合的方法,对铝合金T型接头激光+GMAW复合热源焊残余应力进行研究,具有重要学术意义和工程应用价值。本文中分别采用4mm和12mm厚6061铝合金板材进行T型接头复合热源焊接实验,通过X射线衍射法测量试件的残余应力分布。从宏观传热学出发,根据接头尺寸和横截面熔池形貌建立几何模型,选择合适的复合焊热源,其中激光焊采用锥体热源,而电弧热输入与熔滴热焓采用双椭球热源表征。基于热弹塑性力学理论,建立铝合金T型接头激光+GMAW复合热源焊残余应力三维有限元模型,通过ANSYS有限元分析软件计算温度场和应力场,研究残余应力的演化过程,分析不同工艺参数下残余应力的分布特征。研究结果表明:X射线衍射法测量的纵向残余应力与模拟计算结果比较吻合,证明了有限元模型的准确性和可靠性。熔池经过各节点位置之前,横向应力和纵向应力逐渐表现为较大的压应力,厚度方向应力先表现为80MPa的拉应力,然后再转变为较大的压应力,而等效应力则先增大再减小。在50s冷却过程中,横向压应力逐渐减小,纵向应力由压应力转变为较大的拉应力,厚度方向压应力减小,而等效应力逐渐增大。经过第二道热源的加热作用,第一道焊缝内部的横向应力与厚度方向应力变化幅度较小,而纵向应力有较大幅度的减小,但起弧点和熄弧点的纵向应力则变化不大。对于4mm厚铝合金T型接头,激光功率从0.2k W增大到3k W时,纵向应力在焊缝及近缝区的拉应力峰值逐渐减小,分别为296MPa、286MPa、260MPa和251MPa,而高应力区域宽度在增大。相较于0.2k W和1k W,激光功率为2k W和3k W的纵向拉应力峰值要小且低于材料的屈服强度,而且2k W的高应力区域宽度要小于3k W,因而在2k W的激光功率下可以获得较好的残余应力分布。不同焊接速度条件下的纵向拉应力峰值都小于材料的屈服强度,焊接速度从20mm/s减小至8mm/s,焊缝及近缝区的纵向拉应力峰值逐渐减小,而12mm/s与8mm/s的高应力区域宽度基本相同,因此在8mm/s的焊接速度下可以获得较好的残余应力分布。12mm厚铝合金T型接头相对于4mm比较厚,纵向应力与等效应力在两侧焊缝之间都存在一个应力低谷。激光功率从2k W增大到5k W对横向应力和厚度方向应力的分布影响较小,纵向高应力区域宽度也基本相同,而激光功率为5k W两侧焊缝的纵向拉应力峰值都小于其他参数,因此在5k W激光功率下可以获得较好残余应力分布。