动车组车体的轻量化设计广泛地采用铝合金焊接结构。虽然焊接存在着连接稳固、成本低廉的优点,但是铝合金焊接更容易在焊缝部位产生夹杂物、气孔、热裂纹等焊接缺陷,在服役过程中会形成裂纹源,对车体结构安全性造成威胁。焊接残余应力是焊接过程中不可避免的另一种焊接缺陷,拉伸残余应力会增加裂纹驱动力并降低材料的断裂抵抗力,在服役过程中会对车体强度可靠性具有极大的威胁。因此,采用断裂力学的分析方法对列车车体进行评估,研究焊接残余应力和裂纹化的缺陷对车体断裂失效的影响,对车体的服役安全性评估和焊接质量的控制具有重要的意义。采用热-弹塑性法、线性断裂力学、裂纹当量化表征、等参逆映射法、有限元法、固有应变法、可靠性安全系数法、结构应力法和FAD方法相结合的方法研究焊接缺陷对车体断裂失效的影响,为焊接质量的控制和车体安全性评估提供了方法参考。研究内容主要包含四个部分。首先,采用热-弹塑性法对焊接接头模型进行数值模拟。根据铝合金车体上的各焊接接头形式,建立相应的几何及有限元模型,使用顺序耦合的方法计算了焊接温度场和热应力。其次,采用线弹性断裂力学方法对焊接缺陷裂纹化表征模型进行应力强度因子计算。建立焊接接头裂纹的有限元模型,计算焊接残余应力影响下的裂纹应力强度因子。建立了全比例车体有限元模型,采用固有应变法将焊接残余应力引入车体,分别对有无残余应力影响下的车体应力计算,进而分析焊接残余应力对车体结构强度的影响以及车体应力重分配。最后,采用FAD方法对车体焊接缺陷当量化裂纹进行断裂失效评估。计算铝合金焊接接头失效评估曲线,确定车体关注点,对关注点的载荷比及断裂比进行计算并完成其断裂失效评估。结果表明,各焊接接头的纵向残余应力要远大于横向残余应力,并且都已达到了材料的屈服极限;焊接残余应力对不同长度裂纹的断裂性能是存在着不同;裂纹较浅时,残余应力对其影响较大,反之,其影响越小;在车体结构上,焊接残余应力与外载荷作用产生的应力不是单纯的叠加关系,其主要是由于不同工况下,两者对主应力的影响存在角度差异;位于几何奇异处的焊缝部位与交叉焊缝部位的裂纹其失效许用值偏低,对应断裂失效的许用裂纹尺寸较小。本文研究了焊接残余应力的数值模拟方法、残余应力的等效简化计算方法、残余应力对车体断裂失效的影响以及焊接缺陷的裂纹化表征下的FAD方法,为焊接质量的控制及车体的安全性评估提供了参考方法。