JCOE工艺成形的直缝焊管具有距离长、口径大、抗高压、大壁厚等特点，是大型直缝焊管发展的主要方向。目前对焊管残余应力的相关研究并不完善，成形过程导致的残余应力严重消减焊管的使用寿命。本文采用Marc有限元软件，对大型直缝焊管JCO成形过程、焊接过程和机械扩径过程进行连续性集成化仿真，得到了残余应力场的演变过程与分布规律。本文建立了“预弯—JCO成形—合缝”过程连续模型，对JCO焊管成形过程进行仿真，得到了残余应力场在JCO单步成形过程中演变规律，分析了强制合缝及合缝模具分离过程对JCO管坯残余应力的影响，得到了扩径前JCO管坯(非焊缝区)残余应力分布规律。调整成形工艺获得不同开口度的JCO管坯模型，分析了开口度对JCO管坯(非焊缝区)残余应力的影响规律。对JCO成形、强制合缝和焊接过程进行集成化模拟，研究了合缝应力对焊接残余应力的影响，分析焊后管坯和扩径前自由状态下管坯焊缝区残余应力场演变过程，得到了自由状态下JCO焊管焊缝处残余应力峰值区域，总结了开口度对焊缝区残余应力场的影响规律。对JCO成形、合缝过程、焊接过程及机械扩径过程进行连续性集成化模拟，将集成模拟结果分别与模型简化为椭圆模拟结果和实际生产结果作对比，表明：集成模拟结果的截面轮廓、管壁壁厚分布及焊缝处残余应力分布规律与实际生产结果更为接近。同时，分析相对凸模半径对焊管残余应力的影响，得到了最佳扩径模具半径；研究了扩径率对焊缝区残余应力的影响规律；拟合出扩径率与JCOE焊管(非焊缝区)周向残余应力峰值的经验公式；得出了开口度对扩径后焊管的残余应力影响规律。