激光制造技术已成为二十一世纪一项不可或缺的制造技术。为了进一步揭示激光加工过程中激光与材料的相互作用机理、预测加工过程、优化加工工艺参数等,国内外诸多研究者对激光加工仿真分析的研究工作也在不断深入。激光热源模型描述了激光与材料相互作用时的能量分布,是仿真分析过程中主要数学模型之一,决定着仿真分析结果的准确性。因此,激光热源模型的建立与应用成为了一项至关重要研究工作。本文提出了一种基于激光能量分布建立激光热源模型的新方法,即运用激光能量分布检测数据建立了一种阶梯式激光热源模型,该模型能够更为准确地描述激光与材料相互作用时的实际能量分布。并通过软件开发的形式将该模型运用于激光加工仿真分析软件。最后以能量偏心激光光束裂纹控制法切割钠钙玻璃为例,进行阶梯式热源模型在有限元仿真分析中的研究。根据激光原理、激光与材料相互作用等基础理论,对激光热源模型的建立与仿真分析应用进行理论分析。以高斯激光光束为例,由实际加工过程中激光光束出现能量偏心分布、变形及多光斑的情况,分别建立相应热源模型,通过有限元仿真分析,研究能量分布对温度场仿真结果的影响,分析基于激光实际能量分布建立热源模型的必要性。基于数字图像处理技术,研究如何运用激光能量分布检测数据建立热源模型。基于能量分布研究了阶梯式激光热源模型的自动生成算法,包括能量分布数据处理算法、能量分布离散数据参数化算法以及热源模型建立算法等。并通过激光定点加热Q235钢板温度场测量试验及有限元仿真进行阶梯式热源模型验证。开发激光加工仿真分析前处理辅助软件,设计并实现阶梯式热源模型、理想热源模型的自动建立及其在ABAQUS软件的自动定义,并基于二次开发简化仿真分析前处理建模过程,实现自动编译Python脚本语言及DFLUX子程序,建立高效、便捷、友好的激光加工仿真分析建模环境。针对能量偏心分布激光光束,研究阶梯式热源模型在有限元仿真中的应用。以激光裂纹控制法切割钠钙玻璃为例,利用阶梯式热源模型自动建立算法及激光加工仿真分析前处理辅助软件,建立了阶梯式热源模型与理想高斯热源模型,对温度场、动态裂纹扩展进行仿真分析。并进行对称直线切割试验研究,通过试验结果与仿真分析结果对比,分析阶梯式热源模型的正确性及其优势。