随着我国经济的高速发展,对电力的需求量急剧增加,建立百万千瓦级核电站迫在眉睫,然而我国在核电技术发展方面还有很多技术难题未能很好解决。核电机组中的压力容器是核反应堆的核心部件,而封头则是组成压力容器的关键零件。由于带法兰封头的法兰处壁厚远大于球冠处厚度,采用常规封头的成形工艺方法已不再适用,需要研究新的成形方法。本文介绍了大型的核电压力容器带法兰封头整体的锻造工艺,以有限元分析软件DEFORM-3D为分析平台,通过正向模拟方法对毛坯和模具进行优化选择。分析了封头的成形过程,结果表明封头成形过程可分为成形初期、中期和后期三个阶段。计算了各个时期封头的封头壁厚减薄量,揭示了封头成形的应力应变状态。通过对封头锻造工艺过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元数值模拟,获得了不同压下量下封头的形状系数及其内部温度场、应力场、应变场、变形载荷和流动速度场的影响规律。在热力耦合模拟的基础上,利用损伤力学的空穴扩张比理论,研究计算了成形中封头的内部空穴扩张比,对易开裂部位进行了预测;同时还考虑变形速度、摩擦因子和锻造温度对空穴扩张比的影响。通过对模拟结果深入的分析,揭示了大型带法兰厚壁封头锻造成形规律,对制定大型带法兰厚壁封头锻造工艺具有重要理论指导意义和实用价值。