随着我国经济的发展,大型焊接结构的应用领域越来越广,而焊后变形在其生产制造中难以避免。对于大型焊接结构,焊后变形不但影响结构尺寸、降低装配精度,还降低结构的承载能力,因此需要花费大量的精力矫正变形,增加制造成本。因此预测并控制大型焊接结构的焊接变形的研究显得尤为重要。本文以汽车横梁为例,采用“局部-整体”映射有限元法预测其焊接变形。利用SYSWELD软件计算了多个局部模型,利用Pam-assembly软件预测整体焊接变形,计算中3D和2D单元的混合使用保证了计算精度与效率的平衡。结果表明,“局部-整体”映射有限元法可以准确预测焊后变形。分析了不同焊接顺序对焊接变形的影响,确定了从中间向两侧对称焊接的最优焊接顺序,为企业自动化生产提供量化依据。本文采用随焊激冷方法来控制焊接变形,采用吸热的高斯热源模型作为冷源模型,从实验和计算模拟两方面研究其控制焊接变形的机理。相对于常规焊接,由于冷源的急冷作用温度场产生明显畸变,在冷源作用部位形成温度低谷,产生明显的“马鞍形”温度场；高温金属的急冷收缩对周围金属产生拉伸作用,压缩塑性应变降低,残余应力减小,宏观表现为挠曲变形减小,由原来最大3.8mm降为1.0mm,降低了74%。对热源与冷源中心的激冷距离和冷源激冷功率对焊接变形的影响进行了研究。研究结果表明,激冷距离越小,温度场畸变越严重,纵向残余应力越小,控制焊接变形的效果越明显；距离太小,不符合实际工程情况,可采用“等温线法”选取合适的取值范围；随激冷功率的增加,所达最低温度越小,纵向残余应力越小,控制焊接变形效果越明显。进行随焊激冷实验,实验结果与计算结果基本一致,随水流量增加,焊接变形先变小后基本保持不变。将随焊激冷方法应用于本文汽车横梁的焊接数值模拟过程中,利用“等温线法”确定冷源位置,利用“比例系数法”选取合适的冷源功率,计算随焊激冷对横梁焊接变形的控制。结果表明,随焊激冷方法可控制汽车横梁的焊接变形,为随焊激冷的实际应用奠定理论基础。