本文以机车转向架构架为工程应用背景,开展相应的典型焊接接头残余应力的研究。转向架构架为焊接结构,是轨道车辆的关键承载和传力构件,其焊接质量对列车的安全行驶至关重要。焊接过程不可避免地会形成残余应力,该残余应力的存在会降低构架的承载能力、影响其疲劳寿命。开展焊接接头残余应力调控技术研究,能有效地降低残余应力峰值、提高接头焊接质量,对提高构架的承载能力和服役安全性具有重要的工程应用价值。为了快速建立更加符合实际熔池轮廓的热源模型,本文采用差影法和伪彩色增强处理的图像处理技术求解热源模型的熔池形状参数。将双椭球热源模型采用Visual-Environment软件模拟计算得到的熔池轮廓形状与实际熔池轮廓形状对比,求得两个熔池轮廓形状吻合程度的定量误差,修改双椭球热源模型的参数,减少该误差值,最终获得能够模拟实际熔池轮廓形状的双椭球热源模型参数,模拟和试验熔池轮廓形状的最小误差为14%。考虑到焊接工艺参数对于残余应力的影响较为明显,选用电压、电流、速度三个工艺参数进行组合,开展了基于Visual-Environment模拟软件对T型焊接接头有限元模拟计算,并对T型焊接接头熔池轮廓进行模型校核,通过对比分析应力分布图、应力曲线图,得出了参数与应力之间的关系,提出了降低应力的工艺方法。针对多层多道焊,通过焊接试验和模拟分析相结合的方法进行对接接头多层多道焊接残余应力分布规律的研究,并对对接接头熔池轮廓进行模型校核,通过对多层多道焊中相同层数不同焊接道数的研究,提出调控残余应力的方法,得出了将焊缝道数适当增加有利于减少残余应力的结论;通过进行多层多道焊中不同焊缝参数的研究,结果表明在焊接试验研究参数范围内,各层焊接参数相似更有利于降低焊接残余应力。考虑到焊接速度对多道焊调控残余应力的影响,在多层多道焊研究的基础上,提出了调控残余应力的盖面焊工艺设计原则,建立了对接板三层六道焊接试验,并进行了模拟分析。在基于焊接电压、电流参数固定的基础上,对盖面焊三道焊缝的4种不同焊接速度开展模拟研究,并对焊接应力分布、应力曲线进行了分析,结果表明盖面焊三道焊的焊接速度越相似,残余应力就越小。图51幅,表5个,参考文献45篇。