激光熔覆是通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面一起熔凝,在基材表面形成冶金结合的熔覆层。在熔覆过程中不均匀的温度场和巨大的温度梯度会引起基材内产生内应力,从而导致基材的变形和熔覆层开裂,严重影响激光熔覆质量,进而阻碍激光熔覆技术的工业化进程。本文将以控制基板变形为目的,用有限元模拟方法对基材的温度场、热应力场和位移场展开研究。本文通过单元生死技术的有限元模拟,实现了激光束的移动及熔覆粉末的动态填加,得到了不同激光功率、扫描速率、搭接率以及层间冷却时间等条件下温度场变化信息。同时,对不同工艺参数条件下,熔覆层内的最高温度与温度梯度进行了对比分析,得出垂直于基板表面方向是热量的主要散失方向,且熔池固液界面处的温度梯度最大。以温度场分析结果为基础,分析了不同工艺参数条件下激光熔覆过程中基板内应力、基板变形情况。结果表明,沿扫描方向的拉应力值最高,并在熔覆层与基板的界面处达到最大,这是导致熔覆层开裂的主要原因;同时得出,基板上的塑性变形集中在熔覆层周围区域;而在此区域外基板位移属于刚体位移,这为判断熔覆层开裂提供了有用的信息。通过激光熔覆实验,测量了基板上目标点处瞬态温度和基板端部中心点处的位移变化情况,对数值模型结果进行了验证并总结出基板端部翘曲变形的特点。最后,利用VB开发了激光熔覆的ANSYS操作模块,实现了两者之间数据的传输,为用户使用ANSYS提供便利,从而更好的满足实际工程的需要。