近年来,中国大力开发水利资源,广泛应用大型水轮机建设大型水电机组。经过对实际工作转轮的研究和分析得知,影响转轮工作寿命的主要原因之一是在转轮上出现疲劳裂纹。随着工作时间的延长,裂纹开始逐渐扩展直至转轮完全破坏。由于转轮的叶片通常是与上冠和下环焊接而成,焊缝处通常是产生疲劳裂纹的主要区域。所以,要研究转轮的工作破坏机理,必须要对其焊缝处进行受力分析,找到裂纹萌生的原因。本文采用三维热弹塑性有限元理论,并考虑了金属相变原理对焊接过程的影响,以大型通用有限元软件Ansys作为计算工具,研究转轮叶片与上冠和下环焊缝处的残余应力及其分布规律。为提高计算结果的精度,采用带中间结点的六面体单元对转轮进行单元划分。在焊缝处划分为六条焊缝,共分三层叠焊,与实际情况基本符合。还须选择较合适的本构关系模拟不同温度下材料的力学属性。在得到计算结果后将其与没有考虑相变过程的结果进行比较,分析出相变理论对焊接过程的影响。还要将最后结果与实测值及其它文献计算结果进行回火退火前后的比较,对数值模拟结果的准确度进行分析。希望所得结论对分析转轮疲劳裂纹的萌生有所帮助,进而可以在不久的将来解决转轮的工作疲劳问题。