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焊接结构因其技术成熟、加工方便和成本低廉而广泛的应用于国民经济的各个领域,其结构设计的安全性至关重要,而焊接残余应力的存在会直接影响焊接结构的强度和承载能力。因此焊接残余应力与静载荷耦合的结构强度分析方法对准确推断焊接结构的承载能力,设计合理安全的焊接工艺和结构具有十分重要的现实意义和实际价值。本论文以总风缸为研究对象,采用有限元计算、理论分析和试验测试相结合的方法,研究了耦合焊接残余应力与服役载荷的结构强度分析方法,为焊接结构强度分析提供可靠的计算方法。论文通过单向拉伸试验获得了Q235材料母材和焊缝材料的力学性能参数；通过光学显微镜和显微硬度分析了总风缸焊接接头微观组织,揭示了其微观组织分布规律,即从母材、热影响区到焊缝部位的微观组织分布规律为(F+P)→(F+P)→20%(F+P)+80%B。从而建立Q235材料母材和焊缝在室温条件的应力应变关系和符合实际焊接材料响应的材料参数库。基于SYSWELD焊接有限元分析软件,建立考虑组织转变的焊接有限元仿真模型,并根据残余应力测试试验、组织分析和接头宏观形貌对比校核计算模型有效性,为总风缸的焊接有限元仿真提供了技术保障。论文使用焊接有限元仿真模型对总风缸进行焊接数值模拟,获得了总风缸焊接残余应力场和残余应变场。使用Matlab、Hypermesh等软件自主开发SYSWELD与ANSYS间的沟通接口,从而共享残余应力、应变数据和网格模型。结合材料力学性能参数,基于ANSYS软件建立焊接残余应力与静载荷耦合的结构强度分析模型。使用该模型对总风缸进行结构强度计算,基于应力线性化分析方法,对比分析了考虑和不考虑焊接残余应力两种情况下的总风缸结构强度计算结果。结果表明,考虑焊接残余应力时,缸体结构强度的薄弱环节位置发生了变化,并且承载能力明显下降。因此证明在焊接结构的强度设计中,必须考虑焊接残余应力对结构的影响,且可采用本文研究的焊接残余应力计算与结构强度耦合计算模型。