随着科学技术和生产的不断发展,机械加工朝着大型化、重型化发展,因此如何有效处理大型工件的变形问题成为一个广泛关注的问题。振动时效相对于自然时效和热时效具有适用性强、投资小、污染小、操作简单等优点,被广泛的应用于机械加工行业,成为大型和超大型焊接结构件经济有效的时效方法。但是振动时效技术在应用中的测量应力结果误差大、工艺参数取值不确定等问题严重阻碍了其发展。本文结合动力学、弹塑性力学理论和振动时效行业标准要求,运用有限元法对振动时效消除工字梁焊接构件残余应力的全过程进行了数值模拟,探求了振动时效消除和均化焊接残余应力的机理,研究了不同动应力下焊接残余应力的变化规律。 　　采用有限元热—结构间接耦合方法,模拟工字梁焊接构件的焊接残余应力的形成过程,得到了焊接残余应力大小及分布形态。模拟结果显示横向、纵向残余应力、等效应力的最大值都出现在近焊缝区。 　　结合振动时效行业标准,采用动力学有限元方法对工字梁焊接构件的自振特性、幅频特性和动应力响应进行分析,确定了构件振动时效合理的工艺参数。结果表明,对于文中的工字梁焊接构件,振动时效的工艺参数为：悬臂支撑方式,激振频率为120.57Hz,激振力幅值为550N,激振时间为0.166s。 　　运用有限元法对焊后构件进行振动时效过程模拟。模拟结果表明,不同激振力作用下,时效后各向残余应力都得到了减小和均化,达到了振动时效效果评定的要求,说明已确定的时效参数正确合理。也说明了确定时效工艺参数的有限元研究方法可行。其它工艺参数一定,随着激振力的增大,等效应力均化率增加,表明激振力越大,消应效果越好。 　　从复杂应力角度分析了时效后焊接残余应力减小和均化的原因。分析时效后的应力分布发现,当外加动应力 和焊接残余应力 叠加后的等效应力值达到或超过材料屈服极限时( ),等效应力、横向残余应力和纵向残余应力都有不同程度减小和均化,而且,在某些节点上,外加动应力 和焊接残余应力 叠加后的等效应力值未达到材料的屈服极限,残余应力也得到一定的减小和均化。这一结论为进一步完善了振动时效机理提供了极有价值的参考资料。