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激光焊接热影响区作为焊接工件性能的薄弱区域，其最终的平均晶粒尺寸和晶粒分布是焊接接头最主要的微观结构特征，决定着焊接件的很多性能。因此，对晶粒最终尺寸和晶粒尺寸分布的预测对焊件质量的控制起着很关键的作用。鉴于计算机模拟技术的成熟及MC(Monte Carlo)方法的适用性，模拟晶粒生长的方法将在节约资源耗费的前提下，达到准确预测及控制结果的目的。
本论文以L1060工业纯铝为研究对象，模拟和再现了激光焊接热影响区晶粒生长的动态过程。主要研究内容如下:(1)考虑到HAZ(Heat Affected Zone)区域距离焊接熔合线较远的特点，综合考虑已有热源模型的适用条件，采用了经验解析式计算热循环，对计算结果进行最优拟合发现采用移动线热源+点热源能够较好符合激光加工热源的特性。(2)通过分析实际晶粒生长的驱动力来源及动力学特征，对模型初始化方式及算法进行优化改进:文中采用Voronoi细胞生长初始化方法保证了每个晶粒中心与其边界的封闭性;并从生长算法中1MCS(Monte Carlo Step)的实现方式、结点尝试生长时再取向方式和生长概率确定的形式等方面进行改进，更好的体现了晶粒生长的动力学过程及微观组织的拓扑变化。(3)初步建立模型中等温生长的动力学模型，即晶粒生长的平均晶粒尺寸与蒙特卡罗步之间的关系，所得生长指数与理论相近，符合晶粒生长的动力学过程。
在等温晶粒生长模型的基础上，引入焊接热循环，并引用说明MCS与实际T-t关系的GBM(Grain Boundary Migration)模型，建立了焊接热影响区(HAZ)非等温晶粒生长的动力学模型。以Visual Studio2008为运行环境，在PictureBox控件上动态模拟展示出了晶粒生长过程中的晶粒结构、微观组织的演变以及晶粒尺寸的分布情况;并使用遍历法有效的统计分析了最终晶粒的数目及尺寸大小;表明了在HAZ空间存在的温度梯度会产生阻碍晶粒生长的热钉扎效应。通过对不同热输入下晶粒的生长特征最终生长数据的统计分析，说明了模拟得出的晶粒尺寸分布结果符合理论依据，这充分验证了此模拟模型的可用性及有效性，且模拟生长的最终晶粒度也与实际情况较吻合。并得出以下结论:如果焊接HAZ的热输入越小，温度梯度越大，即热钉扎参数越大，且加工过程峰值温度越低、距离熔合线越远，则焊接HAZ粗晶区的晶粒尺寸越小。