激光焊接技术以其独特的优势在汽车、航空航天、电子等工业领域得到了越来越广泛的应用。由于激光焊接过程涉及参数众多,物理过程复杂,关于焊接中热-力机理以及工艺参数对焊件性能影响的研究还在不断发展。本文以不锈钢薄板件激光深熔焊过程为研究对象,通过对焊接过程的实验观察,提出了描述激光深熔焊接匙孔效应的数学模型,通过对激光深熔焊温度场和应力场演化规律的数值分析以及焊件力学性能的系统研究,从而为激光焊接工艺改进和质量控制提供了必要的理论依据。本文的主要内容和研究成果如下:　　 1、通过对激光深熔焊匙孔效应的高速摄影原位观测获得了清晰的匙孔演化和熔池流动图像,结果发现,匙孔内部能量吸收分布不同,匙孔底部温度最高,熔池和匙孔的尺寸不一致,熔池向下的扩展主要靠匙孔不断湮灭而形成的空泡向下移动造成。　　 2、提出了一种高斯面热源加线性递增柱热源的复合体热源模型,对薄板激光深熔焊的三维瞬态温度场和应力场进行了计算,分析了不同位置焊接热循环的特点以及应力场分布和演化规律。结果表明采用新模型得到熔池温度场与实验吻合较好,热影响区最大瞬时加热速率可达1.2×105Ks,冷却速率可达2.5×104K/s;焊缝残余应力值达415MPa,大于材料屈服强度,主要分布于焊缝和近焊缝区,其中纵向残余拉应力最大。　　 3、系统研究了焊件的拉伸、剪切强度、断裂韧性等力学参量。结果表明,焊缝强度明显高于母材,焊件强度随着线能量的增加而增大,但断面延伸率变化较小。随着焊速的提高,搭接焊件拉伸后的弯曲角度逐渐变小,剪切强度逐渐降低。　　 4、利用扫描电镜下的原位实时拉伸实验获得焊缝和母材的断裂过程的图像,结果发现,母材和焊缝破坏机制不同,母材裂纹的扩展由晶粒产生的塑性滑移线不断扩张而产生,而焊缝的裂纹扩展是由裂纹尖端产生的剪切带不断变形造成。采用等应变方法得到的焊缝微区应力应变曲线,结果表明焊缝的屈服强度比母材有很大的提高,可达560MPa,而在弹性阶段两者基本一致。