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激光焊接技术是一种高效率、高可靠性、高精度的结构连接技术,在现代工业生产中起着举足轻重的作用,激光拼焊时包括热传递、焊材熔化、电磁场和冷却时的组织相变、焊接应力和变形等一系列复杂的物理化学过程。激光焊接的热过程一旦能够采用有限元法进行数值模拟,我们就可以通过计算机的有限元软件来对焊接整个过程进行仿真,从而确定焊接各种材料结构件的最佳工艺方法和设计方案,成为一种控制焊接参数有力的手段。对激光拼焊异厚度6005A铝合金的热过程和数学建模进行了理论分析。研究了三种不同类型的数学热源模型,分别是基于高斯函数、双椭球形函数以及采用单元死活法。同时数值模拟了异厚度6005A铝合金激光拼焊的热过程,又对比分析了各种热源模型形成的焊缝形状和热影响区范围。结果表明：采用高斯热源模型模拟的结果与实际拼焊试验的结果吻合程度较高,证明了数值模拟的合理性和真实性。提出了“建模—移动热源加载—温度场分析—应力场分析—工艺参数控制”的数值模拟方案。采用软件ANSYS13.0对异厚度6005A铝合金激光拼焊的热过程进行非线性瞬态的数值模拟分析。在对有限元模型进行网格划分时,选用了过渡式划分方法以确保焊缝处的网格足够细小,既保证了模拟结果的精度又提高了迭代计算的效率。模拟时既考虑6005A铝合金材料的热物理性能参数随温度变化的非线性、体热辐射、熔化潜热及等离子对温度场的影响,又考虑了异厚度铝合金激光拼焊的特性,用APDL语言编写出了能动态加载、移动的高斯热源程序。模拟结果显示,激光作用一段时间后形成了近椭圆形的准稳态的温度场,形成的温度场分布不对称并且温度场在薄板上的分布范围比厚板稍大,激光拼焊过程中薄板的熔池尺寸以及熔化范围也都较厚板大些。用间接耦合法在温度场模拟的基础上,对激光拼焊产生的应力应变场进行数值模拟分析。选定经典的双线性随动强化模型(BKIN)为塑性分析选项,同时对有限元模型施加一定的自由度约束。模拟结果表明,激光拼焊异厚度6005A铝合金时产生的应力应变场分布不对称。沿着焊缝中心线附近的区域是拉应力状态,在远离焊缝的区域直至板材边缘逐步过渡到压应力状态。薄板上的应力分布范围和变形幅度都要明显大于厚板。通过改变激光功率、焊接速度及激光光斑半径等工艺参数,分析得出当改变激光拼焊工艺参数时对焊接热过程的影响规律,据此总结出优化焊接工艺的方法,得出了在本试验条件下的最佳参数耦合区域。同时还研究了不同厚度差值对激光拼焊过程稳定性及焊缝成形的质量影响规律,得出了厚度差值不宜超过3mm的试验结论。本实验为改善激光拼焊异厚度6005A铝合金焊接接头的质量、预测试验结果、减少试验的工作量提供了必要的帮助和指导。