残余应力场就是构件在高温时发生的塑性变形或相变,冷却后被保留下来,在结构内部形成的一个自相平衡的内应力场,其峰值往往达到或超过材料的屈服强度,当焊接结构在实际运用中受到各种外界载荷作用,由外载荷引起的应力与结构残余应力相互作用,容易降低结构的疲劳强度和使用寿命,而且会导致二次变形,影响结构的正常使用。本文以转向架焊接侧梁为研究对象,首先建立转向架侧梁上典型接头有限元模型,利用SYSWELD对不同单元尺寸的T型接头有限元模型进行了数值模拟,确立了针对SYSWELD软件所需要的合适的单元规格,即在保证精度和计算速度的前提下单元尺寸应该保持在2-2.5mm,对不同节点规模的模型计算时间进行了对比分析,得到软件计算时间与模型节点数量呈指数增长的趋势,然后对侧梁上的两个典型结构箱型梁结构和弹簧筒结构建模,并进行了数值模拟,分析了两种典型结构的残余应力和变形的分布变化规律,为侧梁整体焊接过程的数值模拟提供参照。建立了侧梁二分之一精确模型、侧梁整体模型和只考虑定位臂处焊缝的侧梁模型,采用现有工艺参数,对侧梁主要焊缝现有工艺下焊接过程进行了数值模拟,模拟得到的残余应力以纵向残余应力最为突出,其峰值达到了420MPa,接近材料的屈服极限(430MPa),垂直焊缝方向的残余应力峰值达到300MPa左右；从结构上看,纵向残余应力主要分布在焊缝及近焊缝区；在焊缝方向上,纵向残余应力最集中的部分在箱型梁和弹簧筒相连区域,弹簧筒焊缝区纵向残余应力最小且分布不均匀,而箱型梁区域纵向残余应力分布比较均匀。模拟分析了焊接热输入、焊接速度和约束条件等工艺参数对侧梁焊接残余应力和变形的影响规律,即侧梁残余应力随着焊接热输入的增加而减小,随着焊接速度的增加而增加大,但是残余应力的变化均在50MPa以内；工厂实际中采用的侧梁两端全约束、中间y轴方向约束得到的变形量并不是最小的,而是侧梁中间段全约束状态下,得到y轴方向的变形最小,这为工厂对焊接工艺进一步优化提供了参考依据。采用X射线衍射法,对实际的转向架焊接侧梁关键区域和关键点的残余应力进行了无损测试,并将测试结果和数值模拟结果进行了对比分析,虽然计算值和测试值有差异但整体的分布变化规律一致,整体上计算值要略高于测试值,而且计算值的波动要明显小于测试值的波动,无论是测试结果还是计算结果,纵向残余应力基本小于400MPa。对SYSWELD软件对侧梁残余应力的数值模拟和准确度和有效性进行了肯定。