本文选用镍基高温合金制造的燃气轮机涡轮叶片为研究对象,把涡轮叶片残余应力与变形的实际测量数据与铸造过程数值模拟结果相结合,得到了应力与变形情况分布规律,为优化工艺、减小残余应力、提高铸件尺寸精度及尺寸稳定性提供了参考依据。在利用三维实体造型软件Solidworks建立叶片实体模型的基础上,探讨了Solidworks与ProCAST模拟仿真软件剖分模块的接口方式,选择igs文件格式作为剖分模块MeshCAST的接口,得到的网格文件能够很好地满足模拟软件下游计算需要。利用ProCAST模拟仿真软件对叶片的热应力进行了数值模拟计算,预测了叶片残余应力的分布规律:在径向上,叶片主要受压应力,在周向上,叶背厚处受拉应力,叶盆部进、排气边薄壁处受压应力;采用切割释放法测量了叶片表面的残余应力,模拟预测结果与实验结果吻合。对热应力导致的叶片的变形情况进行了数值模拟和实验研究,得到了叶身的变形规律:叶身轴向发生“反弓”变形,叶型横截面出现抱缩变形,沿叶身方向有一定的扭转变形,缘板存在翘曲变形。采用样板、卡具测量了叶片的变形真实情况,实际实验测量变形结果与模拟结果一致。据此,提出增加补贴以平衡变形的工艺改进措施。利用ProCAST模拟研究了外界冷却条件和型壳预热温度对铸件内残余应力和变形的影响。在浇注温度一定的条件下,通过在铸件外包保温毡和适当提高型壳预热温度,可以减小铸件的残余应力和变形。