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Fe-Mn-Si形状记忆合金是一种兼有形状恢复与驱动的功能材料,它具有价格低廉、力学性能好的特点。为了获得广泛的工业应用,Fe-Mn-Si形状记忆合金焊接性能的研究势在必行。目前,关于该合金焊接方面的研究不多且大都是具体的工艺试验研究,对其具体的焊接热过程的研究还未见报道,而焊接接头的力学性能和组织转变都与焊接过程中的温度场和应力应变场分布息息相关,而这些数据很难通过试验获得。因此,本文利用有限元方法,基于Ansys平台,通过建立合理的热源模型,对Fe-Mn-Si形状记忆合金平板激光对接焊的动态温度场和应力应变场的三维分布进行数值模拟。根据激光深熔焊的特点并考虑Fe-Mn-Si形状记忆合金材料参数的非线性、相变潜热、边界换热条件等因素的影响,建立了表面高斯热源和锥形体热源结合的复合热源模型,利用Ansys中的APDL参数化设计语言,编制用于实现焊接热源加载和移动的子程序,建立起了平板对接激光焊接温度场三维数值计算模型。利用模拟焊缝尺寸与实际焊缝尺寸的对比,验证了所建计算模型的正确性。通过Fe-Mn-Si形状记忆合金激光焊接温度场模拟计算,得到了激光功率和焊接速度等参数对熔池形貌和焊缝正反面尺寸的影响规律。与具体的试验焊缝形貌对比可得,模拟计算结果与试验结果的一致性较好,误差值小于12%,因而证明该模型可以用于激光焊接工艺参数的优化选择,并能预测焊缝尺寸和焊接质量。在Fe-Mn-Si形状记忆合金激光焊接温度场计算分析的基础上,利用间接耦合法,模拟了激光焊接过程中的动态应力应变变化特征,并重点对最终产生的残余应力和变形分布特点进行了分析。结果表明,加热时热源周围高温材料受压应力作用,且峰值超过了Fe-Mn-Si形状记忆合金的屈服极限,由此可产生的焊后残余拉应力,最大值为247MPa；焊缝起始端面的最大纵向收缩量为0.012mm,垂直远离焊缝纵向收缩量逐渐减小；而焊件中央断面的焊缝中心与板宽边缘在Z向上的最大位移差约为0.0056mm,其角变形较小。