焊接是航空航天结构件制造的主要方法之一，焊接结构的应力与变形是构成焊接构件质量的重要因素，是焊接质量控制的重要内容。传统的预测焊接应力与变形的方法主要是根据经验或利用经验公式进行简单的估计，其控制也基本上是根据经验和通过大量的试验摸索完成的，因此传统的预测方法粗略且仅适用于简单、理想条件。对于结构复杂的实际构件，仅根据经验和经验公式预测焊接结构的应力和变形是十分困难且基本上不可行的。应力和变形的控制需要通过大量试验、经过较长时间、消耗大量材料和资源才能达到要求、实现控制目标。
随着计算机技术和数值计算方法的发展，数值模拟技术逐渐应用于焊接应力与变形的预测和工艺参数的优化，国内外在此领域开展了大量的研究工作[1]，对典型接头和简单结构件的焊接温度场变化过程以及焊接应力与变形的数值分析模型、数值分析方法、以及影响数值分析精度的各种因素及其影响规律进行了研究，取得了丰硕的结果。但是对于大多数的实际焊接结构而言，按现有的一般方法对其应力和应变过程进行数值分析，所需要的计算机容量是一般计算机所不能及的；分析所需要的计算时间长到难以接受（数月）的地步，因此，数值模拟技术用于实际焊接构件应力与变形的分析时还存在计算机容量无法满足需求和计算效率低的困难，在实际应用中受到限制，成为焊接过程数值模拟技术应用和发展的瓶颈[1]。
生产的发展、技术的进步、效率的提高以及资源的危机对制造过程提出了更高的要求：高质量、低成本、低消耗、高效率、短流程……，同对焊接质量的控制也提出了更高的技术要求，焊接数值模拟技术成为控制焊接过程和质量的重要技术途径。
为突破实际焊接结构数值模拟计算效率低的瓶颈，本研究组开展了分段移动热源等效焊接热过程计算焊接变形、整体模型与局部模型相结合分析焊接应力、采用复合单元技术和自适应网格重划分技术减少单元数量等方面的工作，以提高焊接数值模拟的效率，使数值模拟技术可以应用于实际焊接结构件应力与变形的预测与控制。
