转轮作为大型结构,叶片与上冠和下环交界处均为焊接连接,焊接过程中产生的残余应力是导致转轮疲劳裂纹萌生的重要因素之一。本课题采用三维热弹塑性有限元方法计算大型转轮的焊接残余应力,取叶片与上冠和下环的连接体作为分析模型,从而完整考虑叶片与上冠和下环之间在焊接过程中的相互影响。在热分析过程中,采用集中质量矩阵方法以减小热分析结果的波动;选取合适的载荷步以避免热分析最初加载时出现的温度振荡现象;在高温时选取合适的材料性能参数以适应收敛性要求,结合顺序耦合场热应力有限元分析方法,求得转轮的焊接残余应力分布和残余变形规律。将计算得到的残余应力分布与实测的残余应力数据进行比较,两者符合较好,而且高温回火有效的降低了焊接残余应力的峰值。焊接残余应力计算为后续的转轮疲劳寿命分析奠定基础,同时为转轮的设计阶段考虑焊接残余应力的影响提供依据。