杨 润，彭 曦，胡 超，李淑娟

(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安710048)

直拉式单晶炉是采用直拉法（CZ）生产无位错硅单晶的重要设备，目前世界上80%以上的硅单晶锭的生产采用直拉式硅单晶炉。随着集成电路产业的发展，对设备要求装料量大于250 kg，拉制硅单晶直径大于300 mm(12英寸)，因此晶体的生长时间长，通常大于50 h，对设备的稳定性要求高，而设备的结构是设备的基础，其设备的结构和稳定性对整个晶体生长拉晶过程有重要的影响。直拉式单晶炉结构的静力分析是整个结构分析的基础[1]。目前最常用也最有效的结构分析方法就是仿真，通过模拟实际工作环境，了解可能出现的结构问题，从而进行改进。而有限元等数值分析理论与计算机结合，出现了一大批可以进行各方面仿真的大型软件，如 ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等，它们为设计阶段进行模拟仿真提供了软件支持[2]。在进行结构分析和设计中，很多时候需要具体部位的宏观载荷值。通过实验的方法获取的宏观力较为准确，但在受到条件限制而无法通过实验测出宏观力时，往往根据材料力学方法，采用估算的方式，将载荷平均或按一定经验分配来获得近似结果，导致误差较大。本文通过仿真分析的方法对直拉式单晶炉部件进行结构分析，采用有限元法的软件分析获得微观的应力分布，根据微观应力与宏观载荷间的关系，从微观应力理论上准确的计算出宏观载荷。

直拉式单晶炉的基本结构由机架和炉室两大部分组成，机架作为设备的主体支撑部分，其结构性能十分重要[3，4]。……