由焊接而产生的动态应力应变过程及其随后出现的残余应力和残余应变，是导致焊接裂纹和接头强度与性能降低的重要因素，对结构的静强度、疲劳强度、稳定性、刚度以及应力腐蚀开裂等均存在着不可忽视乃至于致命的影响，所以在考虑结构的强度、使用寿命等时，必须将焊接残余应力的影响考虑在内。 焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。如果能够利用计算机技术实现对焊接过程的数值模拟，那么我们就可以在结构设计阶段预估焊接残余应力的大小与分布从而确定最佳设计方案、最佳工艺方法和焊接参数。本论文基于焊接热传导理论、热弹塑性理论，并结合有限元数值计算的方法，建立了与实际实验试件及焊接条件相符合的有限元计算模型，实现了焊接过程中的瞬态温度场和瞬态热应力场以及焊后残余应力场的数值模拟计算。计算结果与传统结果和理论值相吻合，残余应力计算结果与实际测量结果吻合较好，说明本论文的有限元计算程序能够实现平板对接焊焊接过程的数值模拟，对于实际工程应用具有一定的实用价值。 对于材料承受动力载荷性能的影响而言，焊接残余应力对材料疲劳寿命的影响是重要的。研究表明，当焊接结构承受交变载荷作用时，焊接残余应力场的分布与大小会随着交变应力的改变而改变。本文基于小孔释放法测量残余应力的方法，通过实验研究了交变载荷对焊接残余应力场产生的影响。实验结果表明：第一，焊缝区域附近纵向残余应力呈现拉应力状态，远离焊缝区域呈现压应力状态，焊缝中心线附近应力峰值接近材料的屈服强度，测量结果与理论结果相吻合；第二，外加交变载荷在一定程度上能使残余应力场重新分布，其中纵向拉伸残余应力的下降幅度较为明显。