非均质厚壁球壳的设计参数所示是一200m3LPG球罐，其主要设计参数为：直径7100mm；厚度24mm；材料16MnR；结构为单曲率壳体；侧瓣数25；容积200m3；工作压力1.77MPa；成形压力3.42MPa.非均质球壳非线性有限元模型处理选用六边形八节点三维固体元。首先，对壳体进行一定的简化和模型处理。球壳离散模型、焊缝和热影响区的离散结构a、b.根据壳体的对称性，取坯料侧瓣的1/4，即中壳体的ABDECA部分，其各边界均处于壳体的某一子午面内，均为具有一定已知条件的边界，形成ABC和BCED两个板面，该两个板面完全代表壳体的变形过程。壳体按照a所示划分为234个节点，85个单元。

　　计算模型（a）非均质厚壁球壳（b）热影响区和焊缝1.母材2.热影响区3.焊缝4.外侧由于各边界均处于壳体的各个子午面内，且坐标系所取位置特殊，所以各边界的位移约束非常简单。ABD截面在XOZ平面内且处于壳体对称位置，所以其边界约束条件均为Y方向位移v=0.同样，DE截面在XOY平面内，其位移约束条件为Z方向位移w=0.截面ACE处于一般位置，但由于该截面在壳体的一对称子午面内，其位移只能在该子午面内。所以，该截面X，Y方向上的位移u、v是具有线性关系的，即v=utg7.2b=0.1273u，那么，可以采用位移约束方程法处理该边界的约束问题。所示为位移约束简。

　　用于度量平衡迭代收敛的相对位移允许值为1.0@10-3，用以度量平衡迭代的力的相对允许值为1.0@10-3，用以度量线性搜索收敛的允许值为0.3.计算中采用BFGS法，材料模式采用V.Mises弹各向同性强化，完全的Lagrange公式。由于是静力计算，惯性力不计，重力影响不记，弹性模量E=2.1@105，泊松比L=0.30，硬化模量Et=100.母材的屈服强度为350MPa，热影响区的屈服强度为母材的1.2倍，焊缝的屈服强度分别取为母材的0.8，1.0，1.2，1.4倍。引入组配比的概念，即指焊缝材料的屈服强度和母材屈服强度的比值，用符号Yr表示。所以焊缝的组配比Yr分别为0.8，1.0，1.2，1.4.外加载荷为三维面压力，经程序处理后转化为节点载荷。时间加载函数点。

　　由a还可看出，Yr增大，焊缝内侧的应力变化梯度随之增大，对外侧的等效应力的变化的影响并不明显，而热影响区的应力梯度明显增大。这是由于Yr=1.4时，热影响区首先发生塑性变形的缘故。随着Yr的增大，*大等效应力点的位置逐渐由热影响区转换到焊缝。

　　结论（1）有限元计算结果表明，变形初期与中期的内外表面的应力应变分布是相似的。不同之处是外表面拉应力占较大比例，焊缝往往处于一种压应力状态，这与实验结果吻合。（2）随着屈服强度比Yr增大，焊缝的内侧的应力变化梯度增大，对外侧的等效应力的变化的影响并不明显，而热影响区的应力梯度明显增大。且*大等效应力点的位置逐渐由热影响区转移到焊缝。