随着钢材性能的提升和国民经济的发展,钢结构越来越多的运用于建筑物之中。而焊接柱是钢结构中很重要的受压构件。早在二十世纪中后期,美国Lehigh大学Fritz工程结构实验室就研究发现残余应力和初始几何缺陷一样,都是影响受压钢构件极限承载力的重要因素。焊接残余应力是钢结构焊接时加热和冷却循环过程中不可避免的。由于焊接过程的复杂性,目前钢结构工程中对残余应力的考虑大多是直接用热轧成型钢的残余应力模型,是将其简化成抛物线或折线形式,而实际焊接过程产生的残余应力是一个极其复杂的三维应力场,其分布和抛物线或折线模型还有不小的差距,如果用更为真实的残余应力来进行构件的承载力分析将得到更精确的结果。随着三维热弹塑性有限元法的发展,焊接过程中动态应力应变及焊后终态残余应力应变的模拟越来越真实。利用有限元思想,将柱划分为有限个单元,以单元上的节点温度为基本未知量,逐步加上温度增量,建立起单元的温度插值函数,求解模型的连续温度函数θ(x,y,z,t),最终可以得到焊接过程中动态应力应变和焊后残余应力变形。本文以大型有限元分析软件ANSYS为平台,利用三维热弹塑性有限元法,依靠APDL语言编写的程序来实现热源的移动和热—结构耦合并得到箱型柱焊接的三维温度场和应力场,确定了终态残余应力的分布。通过多组模型比较得出了箱型柱高度,焊接顺序以及焊层数对残余应力分布的影响。通过ANSYS的结构分析和非线性屈曲分析比较,焊接柱与理想柱在受压稳定极限承载力上相差最高达20%。