焊接结构由于具有诸多优点而广泛应用于船舶、车辆、海洋工程、航空航天等领域。由于焊接是一个局部加热至高温然后快速冷却的过程，焊件中不可避免的产生较大的焊接残余应力，这种不均匀的残余应力严重影响焊接结构的承载能力、强度和精度。因此，对焊接残余应力进行预测、优化焊接工艺对于控制和消除焊接残余应力具有重大的实际意义。其中，通过数值模拟的方法来研究焊接残余应力，不仅减少了实验的盲目性，也可以有效降低研究成本。本文利用大型非线性有限元软件ABAQUS对6061-T6铝合金管-板接头焊接温度场和应力场进行了数值模拟，得到了多条焊缝耦合下的温度场和残余应力场分布规律。由于模型是三维的，考虑到焊接电弧的穿透作用，选取椭球形体积分布热源作为焊接热源，并通过FORTRAN语言编写循环加载子程序，将椭球形热源以热流密度的形式加载到焊缝上，从而实现热源的移动加载。为了提高数值计算的精度，本文充分考虑了材料物理性能在不同温度下的非线性变化。考虑焊接过程中温度场和应力场之间的双向耦合关系，选取热-结构直接耦合法来同时求解温度场和应力场，使计算过程更接近于实际焊接过程。焊接过后利用X射线衍射法对焊缝附近的残余应力分布进行实验验证，模拟值与实测结果在焊缝及其附近位置吻合较好。为了研究焊接工艺对残余应力的影响，首先对九种不同焊接顺序下管-板接头的残余应力分布进行模拟计算，发现分段退焊法可以有效降低焊件的残余应力分布。其次，选取焊接电流、电弧电压和焊接速度来研究焊接工艺参数对残余应力的影响，结果表明，焊接工艺参数对焊接残余应力的分布规律没有影响，但影响残余应力的峰值。