摘要：激光焊接技术是一种高精度、高效可靠的焊接技术,广泛应用于航天航空、汽车制造等领域中轻金属材料的连接。铝合金激光焊接包含多种复杂的机理,其中关于不同热源模式下铝合金激光焊热力耦合过程的研究尚未获得足够重视。仅仅依靠试验的方法来研究焊接过程和控制参数不易获得对焊接过程的完全理解。随着计算机技术的发展,对焊接过程进行数值仿真模拟的方法已成为研究焊接工艺参数的一种有力手段。本文根据6063铝合金激光焊接热力耦合过程数值模拟的需求,建立了基于ABAQUS有限元软件的数学模型和数值方法。研究了不同移动激光热源下,铝合金激光焊接过程中温度场、应力场耦合变化的机理以及不同激光焊接工艺参数的影响,并提出了优化方案。具体工作如下：首先,建立了6063铝合金激光焊接热力耦合计算的数值模型。在模型中,考虑了焊件材料热物性随温度变化的因素、材料相变产生的潜热因素、材料与周围环境通过对流和辐射产生热量损失的因素。选用了完全耦合的方法来模拟激光焊接中的温度场、应力场。另外,在模拟移动激光热源的模型中,利用Fortran语言编辑子程序DFLUX,实现在ABAQUS有限元软件的调用。其次,利用所建立的数值模型,模拟了在单光束激光、双光束激光、脉冲激光作用下,6063铝合金的热力耦合过程,分析了焊接工艺参数对焊件温度场和应力场的影响,提出优化焊接工艺的方法。最后,通过对模拟结果的分析,研究表明：对于三种不同的激光热源,脉冲激光焊接的热影响区域最小,焊件的高温区域最小,沿焊件厚度方向的熔深最小,焊缝宽度最窄,但焊件内的纵向残余应力最大；单光束激光焊接的热影响区域、高温区域比双光束激光焊接的小,但纵向残余应力大于双光束激光焊接时焊件内部的纵向残余应力。在三种不同的热源模式下,双光束激光焊接优于单光束激光焊接和脉冲激光焊接,不过双光束激光焊接也存在一些不足,需要更进一步的优化用以提高焊接工艺水平。因此,本文的研究结果对提高铝合金激光焊接质量有一定的参考价值。