近年来,随着国民经济的增长,汽车工业蓬勃发展,经济实用的汽车以其质量轻、耗油少、安全性高而备受广大消费者的青睐。激光拼焊板的应用减低了车身质量,降低了生产成本,被越来越多的使用在汽车制造厂。此外,激光焊接还广泛应用于建筑、桥梁、家电等领域。但长期以来,各种板材的激光焊接工艺模拟、优化及其材质控制主要通过实物试验来探索确定,这必将耗费大量的人力、物力和时间。若能利用计算模拟技术和组织预测技术,则可及时调整并优化工艺,继而实现对板材焊缝及其热影响区的材质控制。但此类研究成果国内外尚未见报道。为此,本研究在国家自然基金(50775102)及江苏大学模具科技创新团队项目的资助下,充分利用前期工作的成果,以深冲钢等常用激光拼焊钢板为研究对象,探索建立了一种具有自主知识产权的激光焊接数值模拟与材质控制的方法及系统。本文主要研究内容及创新点：(1)在大量分析激光拼焊板焊接工艺及其材质的基础上,引入了有限元仿真软件ANSYS对常用焊接母材进行了基于温度场的动态数值模拟,建立了焊缝及其热影响区形状预测模型。为使焊接温度场模拟时的节点选取具有更高精度,首次提出了首尾节点控制法,从而保证了该模型的预测精度达92%以上。(2)以常用激光拼焊钢板为考察对象,考虑母材的成分、激光功率、焊接速度、光斑直径、离焦量等对焊缝及其热影响区晶粒尺寸的影响,按照权重值找出了三个最主要影响因素,并根据这些因素变化得到相应优化工艺方案。在此基础上,建立了晶粒尺寸预测模型,工程应用结果表明,焊缝或热影响区晶粒尺寸的预测精度均达95%以上,充分验证了该预测模型的合理性及适用性。(3)以上述研究成果为基础,创新性地设计出了基于偏最小二乘回归(Partial Least-Squares Regression,简称"PLS")方法的激光焊接数值模拟及材质控制系统。该系统经大量工程实践应用表明,其焊缝及其热影响区形状、晶粒尺寸、力学性能预测效果好,可以推广应用于各种新型、超级强韧化材料的激光焊接应用领域,其预测结果有助于技术人员改进现有生产的工艺,为提高各种新型、超级强韧化材料拼焊板的最终性能提供可靠依据。