摘要：在试验基础上，利用有限元软件ANSYS对3A21 铝合金材料激光焊接温度场进行了动态模拟。通过对激光焊接非线性瞬态过程的分析，分析与温度场有关的潜热、热传导、对流、辐射等材料热物理属性，建立了激光焊接的移动热源模型。仿真结果表明：激光焊接薄板铝合金的温度场梯度大，热影响区小；温度场中各点温度呈指数式升高和衰减；焊缝和近焊缝区温度升降急剧，焊缝宽度的仿真结果与试验结果相一致，从而验证了所建立的移动热源模型在激光焊接铝合金薄板温度场模拟中的适用性，在一定程度上揭示了激光焊接的成型机理。
铝合金材料激光焊接时， 由于铝合金的高反射率、焊前预处理要求高及焊缝中缺陷形成原因复杂，焊接质量不稳定，工艺性不高，因而激光焊接铝合金材料的工艺研究是目前研究的难点。由于激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程， 焊缝附近出现很大的温度梯度， 因此在焊后的结构中也会出现不同程度的残余应力和变形，这些都成为影响焊接质量和使用性能的重要因素。准确的认识焊接热过程，对焊接结构力学分析、显微组织分析以及最终的焊接质量控制具有重要意义[1]。以往对激光焊接温度场、应力应变场的分析都是通过试验的方法测量采集数据，进行定量分析。由于受试验条件等方面的限制， 所得数据的精确度并不高， 而且浪费大量的人力、物力和时间。虽然这些问题可以通过解析方法即解某些特定的微分方程组来进行定量计算，然而，只有在非常简单的情况下，并且作许多简化的假设，才有可能求得这些方程闭合的解析解， 而激光焊接边界条件十分复杂， 用解析方法求解这类问题是十分复杂的，在高速电子计算机发展的今天，大多采用数值模拟的方法[2]。利用数值模拟技术认识其焊接热过程， 无疑对掌握铝合金激光焊焊接温度场的分布规律、减少焊接缺陷、控制焊缝成形、实现质量监控等具有重要的理论意义和实际应用价值。
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