随着世界石油经济的飞速发展,乙烯产量的不断提高,乙烯球罐大型化的趋势日益明显。由于大型乙烯球罐焊接残余应力的存在严重威胁着乙烯球罐的使用寿命并且具有较大的安全隐患,因此宏观把握焊接工艺与残余应力之间的关系对于控制乙烯球罐焊后残余应力有着十分重要的意义。本课题是以乙烯球罐用钢焊接残余应力的数值模拟为对象,利用有限元软件动态模拟焊接的全过程,定量分析焊接后的残余应力的分布和大小,通过对不同焊接工艺参数和预热温度下焊接过程的模拟,分析焊接工艺参数和预热温度对焊接残余应力的影响,为乙烯球罐在生产中的实际应用提供理论依据。通过少量的物理试验和大量的数值模拟技术有机结合的方式,分析焊接过程中焊接接头的残余应力分布。利用SYSWELD焊接有限元分析软件,采用双椭球焊接热源模型,模拟了乙烯球罐焊接过程,获得了不同工艺参数下焊接粗晶区的焊接热循环曲线,并分析讨论了工艺因素对热循环参数的影响。同时,也应用SYSWELD软件模拟了乙烯球罐热处理过程,数值模拟考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响,实现温度场、组织状态场和应力应变场三场耦合计算,获得了多层焊接头残余应力的分布规律及焊后热处理对焊接残余应力分布状态的影响。