耐压结构的承载性能直接决定了深海装备整体的安全性和可靠性,是深海装备的关键组成部分。目前,焊接是耐压结构建造的主要工艺之一,由此导致的残余应力影响着结构承载性能。因此,开展焊接残余应力对耐压结构极限承载能力的影响研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文采用X射线法针对焊接试板进行了残余应力测定,获得了表面处理对残余应力测量结果的影响规律。通过试验测定和数值计算,获得了残余应力在试板表面及内部的分布规律。另外,针对厚板多层焊进行了数值模拟,结果表明厚板多层焊的最大应力总是出现在材料内部热影响区与母材交界处。以典型耐压结构—球壳作为研究对象,设计、加工了内径1000mm的半球拼焊球壳,并进行了初挠度、厚度、残余应力和水压试验过程中的相对应力测量。采用不同的计算方法进行了极限强度分析,结果表明:解析法计算结果均趋于保守;工程上常用的基于弹性屈曲模态的非线性屈曲计算结果受所选用模态影响较大;将实测初挠度、厚度和残余应力作为初始条件的非线性屈曲分析结果与试验值较接近,且能够基本预测出球壳破坏位置。借助大型通用有限元软件ANSYS的APDL语言开发了可以加载残余应力的计算程序,探讨了残余应力对耐压球壳极限强度的影响规律。基于本文试验模型的几何参数和相关试验数据,研究了残余应力在外压加载过程中的演变规律,结果表明残余应力在外压载荷作用下始终存在,并与结构工作应力相叠加,提高了结构的应力水平,促使结构发生提前破坏。在此基础上,采用有限元法分别计算了不同厚度半径比、不同残余应力幅值下的普通钢制耐压球壳的极限承载能力,研究表明:残余应力低于0.3s?时,其对极限强度几乎没有影响;当残余应力达到材料屈服极限时,极限强度线性下降,最大减少量约为10-20%;球壳几何尺度与残余应力对球壳极限承载能力的影响程度具有相关性,主要表现为,随着厚度半径比的增大,残余应力对极限承载能力的影响先增大后降低,当厚度半径比为0.04时,影响程度达到最大。