焊接是一种先进的制造技术,它在加工领域发挥着重要作用。与碳钢材料相比,铝合金的热物理性能和力学性能明显不同,由于铝合金的线膨胀系数约为碳钢的2倍,热传导率约为碳钢的4~5倍,弹性模量约为碳钢的1/3,高温屈服强度相对较低。正是这些材料性能的不同,使得铝合金在焊接过程中更容易产生焊接变形。特别是大型复杂的铝合金焊接结构件,由于影响焊接变形的因素错综复杂,如何通过结构设计优化和焊接工艺优化来减小和控制其焊接变形具有重要意义。因此,基于以上背景和现状,为了能够准确预测大型铝合金焊接结构的焊接变形,建立一种计算铝合金典型焊接接头固有变形的方法,是进一步实现固有应变法在大型焊接结构件中的应用,为快速准确预测焊接工程结构件焊接变形提供依据。在本研究中,针对铝合金薄板在焊接过程中容易产生屈曲变形的问题,研究了借助于切断法和逆解析法相结合的方法来获取固有变形的新方法。为了验证研究方法的科学性和妥当性,本文以TIG重熔和MIG铝合金薄板为例,对开发的方法进行了理论的总结和计算结果的分析。研究表明:尽管TIG重熔和MIG铝合金薄板焊后呈现不同的变形特征,本论文提出的方法都能获得较为精确的固有变形结果。具体如下:首先,采用本研究开发的热弹塑性有限元方法对TIG焊和MIG焊后的残余塑性应变和残余应力的分布做了比较,研究表明,残余塑性应变分布在焊缝及其附近一个比较狭小区域内,除去两端因端部效应引起的塑性应变分布范围与板内部其他位置相比较更加窄小以外,整体而言等效塑性应变沿着焊缝方向分布基本均匀。由于焊接引起的塑性应变分布范围窄小,因此可以推断即使采用切割方法把焊接试板的尺寸适度减小也不至于影响塑性应变的改变。其次,当焊接接头被切断成几个部分后,由于弹性的势能能量得到释放,接头的失稳变形将会消失或减小。这一点证明在一般情况下,焊接引起的屈曲变形为弹性屈曲变形。其三,本研究通过提取切断模型的变形来逆向计算了TIG重熔和MIG铝合金薄板的固有变形。研究表明,将切断后有限元分析得到的变形量作为已知参数,通过切断的逆解析方法能得到TIG焊板及MIG焊板固有变形的各成分。同时,将该结果作为分布在接头附近的初期变形代入到弹性有限元程序中,得到的焊接变形趋势与热弹塑性有限元分析的结果吻合,综上所述,切断法与逆解析相结合获得固有变形的方法是一种切实有效的科学方法。