铝合金因为轻质、高强、耐腐蚀等优点而被广泛应用于机械制造、航空航天、交通装备等领域。国外将铝合金型材应用于桥梁结构的现象已十分广泛,国内亦有不少典型示范。总体而言,我国在该领域发展相对滞后,有不少相关应用技术问题急需研究解决。工业上一般通过固熔、淬火等热处理工艺来改善铝合金机械性能。但淬火过程中温度场分布不均匀分布使其内部形成残余应力,特别是尺寸越大、截面形状越复杂的铝合金型材,淬火残余应力的分布更加不均匀。淬火残余应力会一直作用于材料内部,影响后续加工流程和服役状态,甚至造成材料开裂而报废。一般而言,对于大型铝合金桥梁结构需要多根型材连接而成,焊接工艺具有变形小、易加工等优点而被用于桥梁建设中,但焊接过程会在焊缝附近产生焊接残余应力。焊接残余应力与淬火残余应力综合作用,影响桥梁的后续服役寿命。桥梁铝合金型材在服役过程中,在残余应力与交变的工作荷载的共同作用下,因材料瑕疵而出现初始裂纹,继而发生裂纹扩展。因此研究残余应力与交变荷载耦合作用下的铝合金型材裂纹扩展趋势及疲劳寿命具有重要的工程借鉴意义。本文在理论分析的基础上采用有限元法对铝合金型材喷淋淬火过程及焊接过程进行数值模拟,分析残余应力的分布规律及演变趋势;并对残余应力作用下裂纹的应力强度因子进行求解,探寻残余应力作用下裂纹的变化规律及演变趋势;最后对残余应力与交变荷载耦合作用下的疲劳寿命进行研究。得出如下结论:（1）铝合金型材淬火过程中,表层热应力经历了由拉应力过渡到压应力的变化过程,心部热应力经历了由压应力过渡到拉应力的变化过程;淬火结束后,型材残余应力呈现出“外压内拉”的分布状态。且表面残余应力的最大值分布在棱角处,心部残余拉应力的最大值在型材心部附近。淬火前期的温度梯度是残余应力产生的主要原因。（2）铝合金型材焊接过程中,测量点越靠近焊缝温度峰值越高,并且达到峰值所需时间越短。当热源中心移动至焊缝中心测量点时,温度急剧上升并到达峰值。随着热源远离,该测量点温度开始逐渐冷却至室温,但变化速率相对缓慢。焊接的起始端温度峰值相对较低,末端峰值最大。焊接熔池区域为零应力。焊件冷却后,焊道两侧区域呈压应力分布,而焊缝区域为拉应力分布。（3）在应力强度因子数值模拟过程中,淬火残余压应力对表层裂纹扩展起到抑制作用,而焊接残余应力加剧裂纹的扩展倾向。施加不同的残余应力,裂纹的扩展趋势不同;裂纹半径越大,扩展趋势越明显。（4）在疲劳寿命的计算过程中,型材的疲劳寿命随着交变载荷最值的增大而减小;裂纹半径取值越小,裂纹扩展速率越慢,即裂纹半径越小,疲劳寿命越高;同时,裂纹半径较小时,疲劳寿命对裂纹尺寸的变化较为敏感。