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随着科学技术的不断发展，工程实际问题对材料的要求越来越高，很多情况下的结构对材料有着不同的要求，功能梯度材料就要求将不同属性的材料焊接在一起。在制备功能梯度材料方面，扩散焊接作为一种新型焊机工艺已经越来越受到人们的重视，得到了工程实际的广泛应用。本文通过数值模拟的方法分析了W-Cu-Ti扩散焊接过程中的应力应变规律以及工艺参数对其变化的影响规律，从而为研究扩散焊接工艺提供参考。
本文采用有限元软件ANSYS模拟计算W-Cu-Ti扩散焊接过程。具体研究内容及结论如下：
1、采用有限元分析软件ANSYS计算分析扩散焊接后试样的残余应力和残余应变的分布规律，具体分析关键部位的应力情况和焊接接头弯曲变形情况。计算表明由于线膨胀系数的不匹配导致焊接接头存在较大的残余应力，最大轴向应力和剪切应力都发生在W-Cu界面处，所以焊接接头容易在此处破坏。焊接接头的变形形式为自W向Ti发生弯曲，W表面中心与边缘位移差为160μm。
2、分析讨论工艺参数(模型尺寸，加载条件，中间层)对焊接接头的残余应力和变形的影响规律。计算表明W厚度的增加能有效减小焊接接头的弯曲变形，界面层厚度对焊接接头残余应力的影响较大，材料半径对焊接接头的弯曲变形影响较大，焊接温度和压力对焊接接头的影响不大，二次热处理能有效减小焊接接头的弯曲变形，同时也能较为减小残余应力，加入适当中间层材料能有效提高焊接接头的强度。
3、以W的材料厚度、W-Cu中间层材料厚度、Cu-Ti界面层厚度、焊接压力、焊接温度作为设计变量进行优化设计，优化设计的结果表明：当W厚度5mm，W-Cu之间中间层Ni的厚度为10μm，Cu-Ti界面层厚度10μm，焊接压力50MPa，焊接温度860℃的时候能得到弯曲变形最小的焊接接头，且W-Cu界面处最大轴向应力也较小。