激光表面强化作为一种先进制造和再制造技术手段,正被应用于越来越多的材料及零件表面强化、改性、修复等领域。本文针对铁路货车易磨损部件车钩的激光表面强化,以有限元方法模拟激光表面强化的温度场和热应力场。激光表面强化受多种参数的影响,具有骤热骤冷的特点,导致难以用实验方法直接测量瞬时温度和热应力分布;另一方面,应用中需要使用数值方法预估加工中的温度和热应力状态。本文采用有限元分析软件ANSYS,以车钩的表面强化为目标,对车钩材料的激光相变硬化和激光熔覆进行了温度场和热应力场数值模拟与分析,主要内容如下:1、研究了激光相变硬化和激光熔覆的相关机理,以及其数值模拟的热源模型、相变潜热以及网格划分等处理技术。2、模拟分析了激光相变硬化中温度场和热应力场的变化规律,重点计算并分析了激光工艺参数对激光相变硬化效果的影响。3、模拟分析了预置式激光熔覆和同步送粉式激光熔覆,对其温度场变化规律进行对比,分析了激光工艺参数对熔覆效果的影响,并用实验做了相应验证。4、以车钩为具体对象,对钩尾销孔的激光相变硬化和激光熔覆的温度和热应力变化进行数值模拟,重点分析了不同扫描方式对激光相变硬化效果的影响,比较了激光束与圆柱內孔表面不同夹角时熔覆效果的区别。模拟结果符合激光表面强化的规律,可用于预测车钩再制造过程中的激光表面强化工艺的结果,并应用于再制造工艺的优化。