针对某发电厂引进的390MW燃气-蒸汽联合循环机组高中压汽缸关键部位紧固螺栓国产化需求,开展了典型服役工况下汽缸-紧固螺栓系统与螺栓局部有限元应力分析,并从应力角度研究了紧固螺栓国产化后汽缸-螺栓系统的服役安全性问题。首先在汽缸-螺栓装配图基础上,采用等比例测绘图纸,建立了汽缸-螺栓系统的三维实体模型。并采用汽缸-螺栓系统整体与螺栓局部联合建模的方法,进一步构建了高中压汽缸-螺栓系统的三维整体模型（母模型）与关键部位紧固螺栓的局部模型（子模型）。结合汽机典型服役工况（冷态启动、热态启动与稳态运行）开展了汽缸-螺栓系统的整体与螺栓局部有限元应力分析。通过引入人工神经网络,将汽缸内壁实测温度作为输入条件反求对流换热系数,建立起汽缸内壁瞬态温度与换热系数之间的非线性关系。并据此模拟了冷态与热态启动工况下汽缸-螺栓系统的瞬态温度场。通过汽缸关键部位温度模拟值与实测值进行比较,证明了本文的温度场模拟结果总体准确可靠（模拟与实测温度最大误差在8%以内）。综合考虑汽缸体自重、螺栓预紧力、蒸汽压力以及温度应力等多场耦合作用,系统研究了典型服役工况下汽缸-螺栓系统的整体应力场。结果表明:在冷启动工况下,汽缸最大等效应力从200MPa增加至527 MPa;而在热启动工况下,最大等效应力在200～384 MPa之间变化。上述最大等效应力均出现在螺母与法兰结合面处,其值小于缸体材料的屈服强度。由汽缸中分面接触应力分析进一步得到:紧固螺栓国产化后的预紧力能够满足汽轮机服役过程中对汽缸的密封要求。在汽缸-螺栓系统整体应力分析基础上,采用螺栓子模型法进一步研究了典型服役工况下汽缸关键部位紧固螺栓（HJ23-HJ31）的局部应力场。结果指出:在预紧力作用下,五颗紧固螺栓的最大等效应力均出现在第一颗螺纹牙根部,其值约在682～747MPa之间;而在启动至稳态过程中,紧固螺栓的最大等效应力逐渐降至614～659MPa之间,其位置由第一颗螺纹牙转移至第二颗螺纹牙根部。本文也从等效应力构成分量(σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_xz和τ_yz)随服役工况的变化角度,分析了上述紧固螺栓最大等效应力位置转移的力学因素。对于本文研究的典型服役工况,汽缸关键部位紧固螺栓的最大等效应力均低于对应温度下螺栓材料的屈服强度,由此表明了上述联合循环机组高中压汽缸关键部位紧固螺栓国产化后汽缸-螺栓系统能够安全服役。