随着世界各地经济的飞速发展以及工业制造技术水平的腾飞,各国对资源的需求量与消耗量日益增多,反而陆地上的可利用资源日益减少,已经产生了不能满足21世纪社会飞速发展需要的趋势,从而迫使各国将目光从陆地资源转移到了海洋资源。为了满足深海资源开采的需求,必须依靠先进的作业装备,其中就包括载人潜水器深海。潜水装置的主要组成部分是耐压球壳,耐压球壳作用是承载水下压力,确保深海水下工作人员的生命安全,当深海潜水器需要长期在800m以下的深水中工作时,普遍选用钛合金为金属材料,结构形状为球形,这是由于钛合金的密度小,同体积重量轻、强度高且韧性好,特别是在海洋环境中工作的结构,钛合金材料具有良好的抗腐蚀性、低导电导热性能够延长结构的使用寿命。综合近年来大量研究实验结果显示,疲劳断裂是造成船舶、航空航天以及潜水器等金属结构产生破坏的关键因素。而且断裂的位置大多数在焊接应力集中的区域,这是由于焊接产生的焊接残余应力会造成材料的局部塑性变形。在交变载荷以及外载荷的相互作用下,焊件高应力的区域就可能会生成疲劳裂纹,并逐渐扩大导致结构发生断裂。因此为了确保了水下工作人员的生命安全和潜水器工作设备的正常运行,分析耐压球壳焊接残余应力分布规律及消除尤为重要。首先,建立TC4钛合金平板,利用Fortran编写DFLUX复合热源子程序,采用ABAQUS有限元仿真软件对TC4钛合金平板进行电子束焊接数值模拟分析,其中应用新型复合热源模拟焊接热源,通过数值模拟得到焊接残余应力数值与实验数进行对比,证明热源模型选择的准确性。其次,建立耐压球壳有限元模型,对耐压球壳电子束焊接残余应力进行数值模拟分析,计算分析得到焊接残余应力场,并与其他文献中的结果进行对比分析,证明了模型建立的准确性。最后,应用外压法,热处理法等方式对耐压球壳焊接残余应力进行消除,结果表明,随着外压载荷的不断增大,焊接残余应力能够得到更好的释放,消除效果越好;不同的热处理工艺参数,对残余应力的消除效果不同。