石油测井是整个石油工业中最基本也是最重要的环节。井下环境具有高温、高压的特点,地磁、地电等外界环境也会产生较大的干扰,导致一般材料的传感器在井下作业时不能精确测量井下的数据。陶瓷材料的耐高温性能极好,且具有优良的耐磨性和耐化学腐蚀性能,陶瓷优异性能足够满足井下复杂工况的作业条件,所以陶瓷传感器在石油测井应用方面有极其广阔的前景。虽然陶瓷传感器的优点很多,但是关于陶瓷与钢的扩散焊接存在残余应力,在使用过程中残余应力的侵蚀,导致陶瓷电极会出现开裂的现象,导致测量数据不准确,给生产带来不利影响,因此研究陶瓷与钢扩散焊接的残余应力显得尤为重要。本文在综合国内外关于陶瓷与钢扩散焊接研究的基础上,主要分析讨论两种关于陶瓷与钢扩散焊接模拟形式,一种是接头元素扩散与反应层形成的模拟,一种是接头变形及应力行为的模拟。在通过研究对比之后,采用接头变形及应力行为的模拟方式模拟Al2O3陶瓷与45钢的扩散焊接残余应力变化以及进行工艺的优化。本文主要研究在不加中间层时,Al2O3陶瓷与45钢扩散焊接后的残余应力分布规律,通过对比三种方向的轴向应力以及三个平面下的剪切应力,确定最大的轴向应力以及最大的剪切应力,再通过研究应力的位置,再通过陶瓷电极在使用过程中的开裂情况,应力主要是研究陶瓷内部以及接头处的应力,因此确定研究的应力为轴向应力σx以及剪切应力τxy。通过在不加中间层的基础上,研究单层中间层,铜、钛、镍三种单层中间层对接头以及陶瓷内部残余应力的变化规律；并分析研究这三种不同的中间层在不同厚度的情况下对残余应力分布规律的影响。在确定中间层合适的厚度情况下,再研究这三种不同材料分别以0.5mm的厚度情况下进行自由组合,探讨较优的组合方式,并且确定配置原则。再在确定合适的中间层条件下,针对焊接参数进行模拟研究。本文主要利用有限元软件ANSY S模拟A1203陶瓷与45钢的扩散焊接残余应力行为,分析不同的中间层、温度、压力对残余应力的影响规律,研究结果表明：(1)中间层的加入对于接头界面处以及陶瓷内部的残余应力缓解效果十分显著,采用单层中间层时,相同厚度下,金属铜对接头界面处以及陶瓷内部产生的残余应力要明显小于金属钛和镍；接头界面处以及陶瓷内部的应力随着中间层厚度的增加,残余应力不断增大,但是由于厚度太小时不仅不能起到阻隔作用,而且蠕变也会变慢,因此中间层的厚度存在合适值,本文通过模拟比较选择采用1mm厚度中间层；采用双层中间层时,不同的材料放置位置要遵守热膨胀系数以及弹性模量递增的原则；这几种中间层的组合方式,采用钛与铜组成的双层中间层对于残余应力的减小效果明显优于其它的组合方式,并且钛与铜的厚度比存在最优值,本文采用钛的厚度为0.4mm,铜的厚度为0.6mm；(2)在压力、冷却速度工艺条件不发生变化的情况下,仅仅通过改变冷却温度对残余应力的影响不是很显著,本文模拟的830℃、930℃、1030℃、1130℃这几种温度,随着温度的升高,残余应力的整体分布规律几乎没有发生变化,只是残余应力升高的幅度很小,这与实际情况有一定区别,理论上温度越高越有利于原子扩散以及塑性变形,有助于提高焊合率,但是温度过高,导致焊接变形量越大,因此焊接温度存在合适值,即在保证焊合率的情况下,尽可能地降低温度,通过模拟对比,选择焊接温度为930℃；(3)相对于改变冷却温度,改变冷却速度对于残余应力的影响更加明显,针对本文模拟的5℃/min.10℃/min.15℃/min.20℃/min这几种冷却速度,轴向应力σx最大可以相差17.9MPa,剪切应力Txy最大可以相差10.7MPa,冷却速度越快,残余应力越大,但是冷却速度的变化依然对整体应力分布规律影响不大；(4)冷却的初期,应力的变化十分剧烈,在中后期,应力变化相对来说较小,通过改变不同阶段的冷却速度,既可以达到减小残余应力的目的,也可以节约大量的时间,本文利用模拟得出在40min内以5℃/min的冷却速度冷却,之后采用20℃/min的冷却速度冷却；(5)本文模拟的10MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa这几种焊接压力,随着焊接压力的升高,轴向应力σx和剪切应力τxy也在增大,但是变化幅度不大,轴向应力σy的最大拉应力随着焊接压力的增加而减小,σy的最大压应力随着压力增加而增大,焊接压力对于σy不论是拉应力还是压应力改变效果十分明显,通过模拟对比分析采用15 MPa焊接压力比较合适。