孙凯祥，张晓飞，朱德钦，罗广恩

(1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003；2. 陆军军事交通学院镇江校区，江苏 镇江 212003)

0 引 言

锥柱耐压壳是潜器最为重要的焊接结构之一，而高强度钢为潜器耐压壳常用材料之一。由于潜器下潜和上浮的循环往复而产生了交变载荷，使得锥柱耐压壳部位成为了疲劳热点区域[1]，如图1所示。残余应力和潜器外载荷相叠加，易使该部位提早发生疲劳损伤。

图1 耐压结构典型焊接接头Fig. 1 Typical welded joints for compression structures

文献[2 - 3]采用试验方法对耐压壳焊缝附近的残余应力进行测试，结果发现焊缝处存在着较大的焊接残余应力；文献[4 - 5]分析得到当潜器下潜时锥柱耐压壳附近会产生较大的拉压应力。为了降低成本，可采用带一定角度的平板焊接接头模型来模拟锥柱焊接接头，如图1（b）所示。总体来说，对锥柱耐压壳典型焊接接头残余应力数值模拟和试验研究较少。

本文以高强度钢耐压壳典型焊接接头模型为研究对象，采用数值模拟和试验相结合的方法对锥柱耐压壳典型焊接残余应力分布规律进行研究，并分析典型焊接接头几何参数和焊接工艺参数等对残余应力的影响。研究结果可为高强度钢水下耐压结构的安全性研究提供相关理论基础。

1 焊接残余应力有限元分析方法

利用有限元法分析焊接温度场时，假设单个单元内的节点温度在空间域上呈线性分布，节点温度的一阶常系数微分方程组利用变分公式推导。时间域……