夹套是广泛运用在化工、医药等行业设备上的加热冷却装置,夹套焊缝是常常发生开裂泄漏的失效部位,焊接残余应力是导致开裂泄漏的重要因素之一。本文利用有限元技术对一种新型多晶硅还原炉挠性冷却夹套的焊接过程的温度场、残余应力和塑性应变场进行了数值模拟。借助ANSYS的APDL编程和单元生死技术,采用热-结构直接耦合法,传热分析采用含高斯热源的瞬态过程、应力分析为稳态,材料本构为随温度变化的双线性随动强化弹塑性模型。通过模拟获得焊缝区域残余应力和塑性应变的分布规律,为同类夹套的焊接强度评定提供了有效方法。根据设计图纸更改挠性结构的设计半径,针对原有的挠性结构进行了改进分析。得到了不同曲率半径的模型焊缝处的应力和应变。比较了不同设计半径下的应力值,得到了更加合理的设计半径。以焊接残余应力为初始应力,进一步计算了挠性夹套在实际稳态工作状态下的热应力与热变形规律。分析了挠性结构的位移场,温度场和应力场。施加工作状态载荷计算了不同设计半径下的挠性结构模型,得到了不同设计半径下位移场的变化规律,讨论分析了不同设计半径下焊缝处的应力规律。分析得知挠性结构夹套确实可以像弓一样,有效吸收还原炉筒体的径向位移。发现随着设计半径的减小,在工作状态的情况下,焊缝处的应力集中也会随之减小。结合焊缝处的热应力情况,得到了工作状态下更加合理的设计半径。