在汽车、航空、生物医疗等领域,热塑性聚合物以其重量轻、强度高、成型方便、成本低、耐腐蚀等优点逐渐取代钢和铸铁等材料,随即带来了热塑性聚合物的连接问题。激光透射点焊技术具有诸多优点,是目前最具潜力的焊接方法之一。然而激光透射点焊研究的短缺,导致激光透射点焊技术知识的缺乏,限制了激光透射点焊技术的工业应用。由于热塑性聚合物材料PMMA被广泛应用于汽车等行业,因此本文从焊接机理、工艺优化和数值模拟等方面对PMMA的激光透射点焊进行探究。首先,对激光透射点焊PMMA的机理和失效形式进行了研究。采用三种参数变量进行分析,具体参数为峰值电压、离焦量和两种焊接类型:type I(脉冲频率为25Hz和作用时间为0.6s)、type II(脉冲频率为5Hz和作用时间为3s)。type I的激光透射点焊实验中会产生很多小气泡和一些大气泡,使上下层材料实现微锚接,提高焊接强度;而type II产生气泡数量很少,且均为小气泡,说明气泡对连接性能有一定的影响。type I的拉伸失效形式为沿焊点处基板断裂,并且type I的焊接强度高于type II。通过分析工艺参数对点焊熔池的影响,PMMA的连接强度与熔池直径/熔深存在一定的影响关系。在确保峰值电压和离焦量相同的情况下,type I的熔池直径/熔深值明显大于type II,且焊接效果更好。其次,采用单因素法研究了工艺参数(峰值电压、脉冲频率、离焦量、作用时间)对拉伸载荷和熔池直径的影响,得到了合理的工艺参数范围。基于响应曲面法,使用Design-Expert V8软件建立了激光透射点焊聚合物PMMA的拉伸载荷和熔池直径的数学模型,通过方差分析研究了工艺参数对拉伸载荷和熔池直径的交互式影响。然后将预测值与实验值进行了对比验证,确定模型的可靠性,并通过满意度函数进行优化分析,得出了满意度最高的工艺参数组合。最后,基于有限元方法,对激光透射点焊PMMA的温度场进行数值模拟,采用APDL语言进行热源模型动态加载过程的编程。通过POST1和POST26得到了type I和type II的温度场分布和节点温度变化规律,对比分析了两种焊接类型的焊接规律和熔池形貌。通过分析不同峰值电压下模拟结果与实验结果,得出了type I和type II的模拟熔池形貌和实验所得形貌类似,熔深和熔池直径的模拟值与实验值具有相似的变化趋势,证明了该温度场模型是可行的。本文的研究为热塑性聚合物的激光透射点焊研究奠定了理论基础,同时也为PMMA的激光透射点焊提供了实际技术指导。