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核电厂运行过程中，核岛主设备的控制棒驱动机构管座与反应堆压力容器顶盖的焊接结构非常重要，一旦发生泄露就必须进行焊接修复。该类型焊接结构发生核泄漏的一个主要原因是该焊接接头处焊接残余应力过大，因此，开展核电压力容器焊接残余应力的测试和数值模拟研究可以得到焊后残余应力的分布规律，从而为焊接设计、制造、结构完整性评价提供基础数据。 针对厚板对接焊接结构，分别采用移动热源模型、焊道合并模型和分段移动热源模型模拟多层多道焊接头的焊接温度场和残余应力分布，与测试结果对比，验证高效有限元计算方法的可行性。将高效有限元计算和实验测试相结合，运用到核电压力容器焊接结构的残余应力分析中，分析厚壁多层多道焊结构的温度场及残余应力分布特点。 厚板对接焊接结构的残余应力数值模拟和实验测试结果表明:计算得到的上下表面横向残余应力和纵向残余应力数值与实验测试结果比较吻合，可以认为焊道合并模型和分段移动热源模型可以保证计算焊接残余应力的精度。 在核电压力容器顶盖表面、管座外壁和内壁表面上，采用移动热源模型计算得到的焊接残余应力和实验测量结果分布趋势一致。其中压力容器顶盖表面在焊趾处出现周向峰值应力分别为370MPa和396MPa，径向峰值应力分别为366MPa和408MPa;管座外壁焊趾处周向残余应力峰值分别为343MPa和278MPa，轴向残余应力峰值分别为404MPa和179MPa;管座内壁在打底焊焊道附近出现的轴向拉应力峰值分别为234MPa和200MPa。 研究了焊接过程中核电压力容器顶盖表面距坡口边缘2mm处、管座外壁距焊缝2mm处和内壁打底焊表面处峰值残余应力随着焊接过程的变化规律，发现焊接应力逐渐由压应力变为拉应力，并在第33道焊接完成后达到峰值应力。 采用焊道合并技术和分段热源模型，计算结果与移动热源模型的最大残余应力位置规律一致。为确定三种有限元计算方法的差异性，对其峰值应力点进行标准差分析，发现特征点的差异系数均在10％以内，可认为焊道合并技术和分段移动热源技术在残余应力计算中具有较高精度。