随着世界能源的不断增长，环境保护的日益加强，LNG（liquefied natural gas）的需求量也在不断增大。大型LNG储罐具有容量大、安全性能高等优点，因此得到世界范围内广泛关注。目前，LNG关键技术掌握在西方发达国家，而我国还未掌握LNG储罐的核心技术。适应我国LNG工业的发展，本文以16万立方米LNG储罐为研究对象，通过理论分析和ANSYS软件数值模拟，从温度场和热应力场两方面开展了详细地分析。在国内外研究的基础上，主要完成以下工作：（1）基于热应力的基本理论，通过理论计算和有限元数值模拟对LNG储罐平面结构的三层圆环的温度场进行了研究。在给定温度场的基础上，对三层圆环的热应力场进行了有限元模拟和理论分析，得出了温度场与热应力场的关系。（2）基于LNG储罐的结构参数，给出其力学模型，建立了16万立方米的大型LNG储罐的有限元模型。通过设定不同的环境温度和液位高度参数，给出了LNG关键部位—罐顶、罐壁和罐底沿厚度方向的温度场分布，分析出了储罐中温度梯度最大的位置，给储罐的温度应力分析提供了基础数值和依据。（3）在上述研究的基础上，对该储罐进行了热应力的有限元分析。研究在不同的工况下，LNG储罐关键部位—储罐罐顶、罐壁和罐底的热应力场及位移场，并建立温度场分布和各层热应力的关系和相互作用，给出了热应力较集中的关键位置，为储罐的设计安全提供了一定的依据。本文的研究工作对我国LNG储罐发展，及其温度场和热应力场的相关研究具有一定的参考。