船舶建造是个复杂的生产过程，热加工工艺伴随着船舶整个建造过程，热加工工艺力学行为引起的结构内部残余应力及变形对船舶制造质量具有重要的影响。而这些力学问题不仅与其它工程领域的力学问题不同，且与设计时考虑的力学问题也不相同，问题的性质及求解方法都有着其专业特殊性，解决这些力学问题对提高工艺水平和建造质量具有重要的意义。　　本文基于热弹塑性有限元分析法，针对船舶建造过程中的热点和难点问题：高频感应弯板成型、船体总段船台合拢焊接装配、船体结构背水焊接及高强度大厚度海洋平台桩腿板材切割等四个典型热加工工艺过程开展了力学行为研究，从力学的角度分析建造工艺的科学性和合理性，进而为施工工艺的改进和优化提供理论依据及数据支持。　　主要研究内容如下：　　（1）船体曲面高频感应弯板成型工艺力学行为研究　　基于热弹塑性有限元法，以热应力成型理论为指导，建立了船体曲面高频感应弯板成型的圆形高斯加热热源模型，在通过实验验证了热源模型可靠性的基础上，深入研究了船用低碳钢的热物理性能（表面换热系数、导热系数及线膨胀系数）、板材尺寸、板材边界条件及加工工艺参数（加热功率、扫描速度、扫描次数及扫描路径等）对弯板成型的影响，从而为船板成形自动化加工提供了数据支持。　　（2）基于固有应变理论的船体总段船台合拢焊接变形预测研究　　基于固有应变理论，深入研究了典型焊接接头固有应变的影响因素，通过多用途船的双层底分段焊接变形数值模拟和实验实测数据对比，验证了基于固有应变理论的焊接预测专用软件 Weld_sta预测大型复杂船体结构焊接变形的有效性和可靠性，并在此基础上首次对大型集装箱船的船体总段船台合拢焊接变形进行了预测，从而为船体总段合拢时补偿量或反变形的确定提供数据支持和理论指导。　　（3）船体结构背水焊接温度场及应力应变场数值模拟计算研究　　根据船体结构背水焊接的特点，结合材料手册及相关文献确定了材料的热物理参数，通过模拟计算结果与文献实验数据的对比，确定了钢板—水强对流换热系数，解决了背水焊接模拟计算中的边界条件和热源加载问题。通过采用段状高斯热源对背水焊前预热的数值模拟，验证了焊前多次预热的必要性，并在与参考文献对比验证平板非背水焊接结论可靠的基础上，通过平板背水堆焊与非背水焊接的对比，得到了背水堆焊温度场及应力应变场的分布规律，从而为提出达到船级社质量要求的工艺方案提供了理论依据。　　（4）高强度大厚度海洋平台桩腿板材切割工艺力学行为研究　　提出了适用于高强度大厚度海洋平台桩腿板材切割仿真的热源模型，利用JMATPRO软件计算出NV E690桩腿板材的高温物理性能参数，并根据金属学理论和相关文献研究成果进行了修正，通过桩腿板材平板直线切割过程的数值模拟仿真与实验实测数据的对比验证了热源模型和材料的热物理性能参数的可靠性。在此基础上数值模拟了齿条板的切割过程，并以割件表面最高温度为目标函数，对热源输入总能量、切割速度、热源模型半径等三个主要工艺参数进行了优化，最终获得了最优的工艺参数，确保了在齿条板切割过程中既能够切透齿条板，又不发生塌边现象，优化后的工艺参数可用于研究分析齿条板在切割数值仿真模拟过程中残余应力的分布规律。