高强钢金属三明治板具有高比强度、高比刚度、防火且可以实现轻量化等优点而被应用于船舶、车辆等行业之中。本文使用了焊剂片约束电弧焊(Flux Bands Constricting Arc Welding,以下正文简称FBCA)对高强钢金属三明治板T形接头进行焊接并获得了成形良好的焊缝接头,解决了使用激光焊焊接引起的焊后面板和芯板之间无法完全熔合的问题。本文的研究重点是对焊接温度场、残余应力场及变形场进行分析。因此分别构建了红外热成像系统及应力应变测试系统对焊接过程中的温度分布及焊后残余应力及变形进行研究,并对T形接头短焊缝及长焊缝进行有限元模拟,从而对焊接过程中的应力应变演化及预测进行研究。为了得到装配精度高且焊缝质量优良的高强钢金属三明治板T形焊缝接头。本文通过对焊接夹具进行改进并对多种焊接工艺进行试验,得到了成形良好、面板及芯板完全熔合的焊缝接头,并且以焊接电压为25 V、焊接电流为280 A、焊接速度为45 cm/min为最佳焊接工艺。基于红外热成像系统对不同焊接工艺面板温度分布进行观测,发现不同焊接工艺下,熔池及近缝区温度分布存在较大的差异,且温度分布差异随焊接热输入的增大而增大。在焊缝长度方向上,熔池前端的温度梯度随着焊接热输入的增大而增大。在垂直焊缝方向上,大焊接规范下温度下降梯度要远大于小焊接规范的,并且以不同焊接电流进行焊接在垂直焊道方向上的温度差异相较于不同焊接速度或不同焊接电压要小。除此之外,研究还发现焊剂片的温度和烧损程度基本随着焊接热输入的增大而增大,但是未燃烧的焊剂片并不随焊接过程的进行而发生较大的温度变化。在模拟方面,通过反演法将高斯面热源与柱型体热源耦合构建组合热源,并使用ABAQUS对焊剂片约束电弧焊高强钢T形接头短焊缝温度场进行预测。模拟过程中着重考虑了夹具与工件之间的接触传热。通过将模拟与试验结果进行对比,发现模拟与试验所得焊缝形貌、热影响区各区域宽度以及各测试点焊接热循环曲线基本吻合,从而验证了使用该组合热源模型对焊剂片约束电弧焊温度场有限元分析的有效性和可行性。在模型验证准确的基础之上,使用有限元技术对焊接应力、变形场分布进行计算,同时采用红外热成像跟踪和轮廓扫描技术获得了焊接过程温度与变形场的试验数据。焊后残余应力及残余变形分布吻合良好,从而进一步验证了使用该组合热源模型对焊剂片约束电弧焊温度场及应力场有限元分析的有效性和可行性。同时发现,焊接过程中所产生的残余应力集中于焊缝及其附近区域,在数值上小于材料屈服应力。并且焊接导致的变形较小,最大变形出现在面板边缘位置,说明使用焊剂片约束电弧焊对高强钢T形接头短焊缝焊接时可有效控制残余变形,为大板焊接提供参考。采用直通焊及三种分段焊对T形接头长焊缝应力场及应变场进行有限元分析。在残余应力方面,直通焊和分段焊在不同测试区域各方向上所得残余应力主要集中在近缝区。在焊缝前、中、后端测试区域,直通焊相较于分段焊模拟所得残余应力在各方向上分别表现出相似的分布规律,而分段焊则会在焊缝中段两道焊缝的交接处出现较为复杂的横向和厚度方向应力分布。在数值上,直通焊和分段焊在横向及厚度方向产生的残余应力都远小于纵向应力,并且分段焊在焊接交接处残余应力要小于直通焊所得,但是在其他区域所得残余应力则要略大于直通焊所得。通过将分段焊及直通焊所得残余应力进行比较发现,直通焊在T形接头长焊缝所得残余应力最小。在T形接头长焊缝残余应变有限元分析方面,在不同测试区域,直通焊和分段焊在横向和厚度方向模拟所得残余应变在近缝区表现为压缩变形,远离近缝区时,压缩应变减小,在横向上压缩应变延续到板材边缘,而在厚度方向上转变为拉伸应变并达到峰值;在纵向上,分段焊所得纵向应变分布与直通焊所得存在一定的差异。在残余应变数值上,分段焊和直通焊在横向和纵向所得残余应变远小于厚度方向所得,并且分段焊在焊缝中段及后端区域产生的应变数值差异较小,但是大于在焊缝前端区域所得,而直通焊虽然在焊缝前端、中段、后端所得残余应变存在一定的差异,但是差异较小。通过直通焊与分段焊在长焊缝前端、中段、后端产生的应变进行对比分析可知:分段焊中次序3——从长焊缝中间依次向两端焊接模拟所得残余应变在焊缝前端及中段最小,直通焊模拟所得残余应变在焊缝后端最小,但是与次序3在焊缝后端所得残余应变差异较小。因此,分段焊中次序3——从长焊缝中间依次向两端焊接所得残余应变在整体上是最小的。