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铝合金焊接结构在工业生产中应用十分广泛，然而，由于焊接过程高度集中的瞬时热输入，铝合金焊接结构产生热应力集中、变形，同时也是引发热裂纹形成及扩展的主要因素，严重影响了铝合金焊接结构的质量。因此，研究铝合金焊接结构热力特性，掌握铝合金焊接过程温度场、应力场、工艺参数对热裂纹敏感性影响及热裂纹热力特性，对于丰富和扩展热弹性力学理论的应用具有学术意义，对于指导抑制铝合金焊接结构缺陷产生、保证焊接质量具有工程价值。 论文在热弹性力学的基础上，建立铝合金平板结构焊接热力耦合模型，结合有限元数值模拟方法，计算与分析热源参数对温度场计算结果的影响，实验与仿真结合确定了热源模型，在此基础上，用间接耦合方法实现铝合金平板结构焊接温度场、应力应变场动态计算，分析不同焊接工艺参数下的铝合金平板结构凝固裂纹敏感特性，并采用扩展有限元法，对含初始裂纹的铝合金平板结构焊接加热及冷却过程的热力学特性进行了分析。主要研究内容如下： 1.基于热弹性力学运动和热传导方程，选取高斯热源模型，考虑材料性能随温度变化而变化，在焊缝区、热影响区和远离焊缝区进行由密到疏的网格划分方式，采用 APDL语言编写程序实现热源的移动加载，建立了铝合金平板结构移动热源作用下的焊接热力耦合模型及求解方法。 2.计算与分析了高斯热源有效加热半径对铝合金平板结构温度场的影响规律，并与热成像实验相结合，通过对比计算与实验得到铝合金平板结构焊接过程不同时刻焊接温度场动态分布规律以及热循环曲线，实现不同焊接工艺参数下的高斯热源模型参数的确定。 3.采用间接热力耦合分析方法，将温度场计算结果作为载荷输入，实现焊接应力应变场数值模拟，分析不同路径焊接残余应力场分布，并通过实验验证计算结果的准确性，分析敏感温度区间应力应变变化规律。通过热循环曲线和应变曲线的转换，获得凝固裂纹驱动力曲线，并在此基础上，分析不同焊接参数对凝固裂纹敏感性的影响。 4.基于扩展有限元方法，构建了焊接过程热作用下的裂纹温度场、应力场及热裂纹尖端应力强度因子计算与分析模型，采用顺序耦合法计算分析了含初始裂纹铝合金平板结构焊接加热与冷却过程温度场、应力场分布和裂纹尖端应力强度因子的变化规律。