耐压壳圈是潜艇至关重要的一个部件，其制造质量的优劣及残余应力状态对潜艇的承载能力、服役寿命及抗腐蚀性能等都有重要影响。耐压壳圈制造过程十分复杂，其来料板材需要经过校平、滚弯、切割、焊接、矫圆等加工过程。每个加工过程不可避免地要在板材内部留下残余应力。残余应力对材料机械性能有重大影响，高的残余拉应力能导致壳体内部产生裂纹，降低壳体的抗拉强度和疲劳强度。因此，了解和掌握耐压壳圈在制造过程中的应力状态，对合理地设计、优化耐压壳圈参数及制造工艺参数具有重要意义。　　本文基于有限元虚拟技术，用大型工程软件 MSC.Marc对10Ni5CrMoV钢耐压壳圈制造过程中的应力场进行分析。主要内容包括：分析壳圈校平、滚弯、电弧气刨、拼焊以及矫圆过程的应力场，并为耐压壳圈制造工艺优化提供一定的理论依据。　　针对壳圈摆动焊接的特殊性，结合坐标变换法建立了摆动焊接的有限元模型，考察了电弧摆动对焊接应力场的影响。结果表明：电弧摆动提高焊道附近的温度梯度，从而导致焊接横向残余应力升高。结合摆动焊接的特点和能量守恒原理，提出了计算摆动焊接的简化热源模型。结果表明：简化热源模型能较为准确地模拟摆动焊接过程，并大大提高计算效率，从而为大型耐压壳圈件摆动焊接的有限元分析提供了高效、准确的热源模型。　　建立了既考虑电弧热作用又考虑材料刨削的电弧气刨三维有限元模型，指出了模拟电弧气刨“单元死活法”的最优准则。研究结果表明：电弧气刨后板材表面残余应力场和平板对接焊的应力场较为相似，在靠近刨削沟槽处为高的残余拉应力状态；电弧气刨对板材沟槽附近应力场的影响分为两个方面：材料的刨削释放应力，而电弧热作用产生拉应力，热作用对于应力场的影响更为强烈。进一步的研究结果显示，电弧气刨对工件后续焊接应力场影响不大，因此，可以忽略电弧气刨对壳圈焊接应力场的影响。　　在分析了耐压壳圈制造过程中两个特殊工艺——摆动焊接及电弧气刨对壳圈应力场的影响机理后，对耐压壳圈制造过程中的应力场进行有限元分析。首先解决连续有限元虚拟分析的两个难点问题：多工件连续分析的有限元结果传递及不同加工工艺和有限元网格的匹配性问题。本文将单工件连续分析过程中传递有限元结果的“单模型映射法”扩展为“多模型映射法”，解决了连续有限元分析过程中多工件装配时有限元结果的传递。基于网格重划分思想，提出了不同加工工序间有限元网格的变换方法，解决了连续有限元分析过程中加工工艺和有限元网格的匹配性问题。　　考虑板材的初始残余应力，对壳圈来料板材校平、滚弯连续加工过程进行二维平面应变有限元分析。结果表明：校平过程对板材x方向残余应力影响很大，对z向的应力影响较小，校平过程使得板材表面应力状态由压应力向拉应力转变。结合滚弯过程的数值模拟结果，对校平过程的必要性进行了分析，结果表明：校平过程对板材的应力应变影响完全被滚弯过程掩盖，因此，建议将壳圈制造过程中的校平工艺省略。　　采用摆动焊接的简化热源模型，忽略电弧气刨应力场的影响，并将校平、滚弯后板材二维有限元结果扩展为三维的有限元结果作为初始条件，建立壳圈整体多层多道焊接有限元模型，考察壳圈焊后的应力分布情况。结果表明：壳圈多层多道焊接导致板材表面近缝区存在较高的拉应力，且外表面的拉应力比内表面的拉应力要高，对远离焊缝区域的应力影响不大；焊接导致壳圈产生较大的纵向挠曲变形。　　耐压壳圈的焊接变形对其后续装配和制造是不利的，因此需要对壳圈进行矫圆，本文最后分析了矫圆过程对于壳圈拼焊残余应力的影响。结果表明：矫圆过程对于外模内部区域位置的应力影响很大，使焊道内部及其附近区域拉应力降低甚至转变为压应力。因此，矫圆过程对壳圈应力场产生有利影响。但焊道内部仍然存在最高的拉应力峰值，是整个耐压壳圈最为薄弱的环节。