激光堆焊成型是一种通过高功率激光束来熔化基体局部位置的薄表面层和堆焊粉末,在基体上堆焊出新材料层的工艺,这种方法可以使基体在保证高强度和高韧性的同时,对基体表面的宏微观结构进行重新设计,修复零件的表面结构甚至提高零件的性能,使零件表面具有耐高温性、耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性等特性。激光堆焊技术优异的特性和革命性的三维制造能力引发了国内外诸多学者持续且广泛的研究。激光堆焊成型过程中温度场和微观组织的演化对于堆焊层力学性能有着十分重要的影响,但是通过实验手段对其瞬态温度场和微观结构的演变进行实时观测难度较高且成本高昂,因此本文通过数值模拟方法对激光堆焊成型的瞬态温度场进行动态模拟,探究工艺参数对温度场的影响,通过代理模型预测温度场的分布以及通过相场模型模拟堆焊层微观结构的演化,本文主要研究内容如下:（1）根据传热学基本理论,综合考虑了材料的对流换热系数、热物性系数,材料表面热辐射系数等,采用双椭球热源模型,应用ABAQUS有限元软件,建立了激光堆焊成型瞬态温度场三维有限元模型,验证了通过单元的“激活”技术可以很好的模拟激光堆焊的沉积过程。对激光堆焊成型过程中的温度场进行仿真模拟,得出堆焊层中温度和温度梯度的分布规律,设计了工艺参数对温度场影响的研究方案,建立工艺参数与温度场分布的联系,讨论了激光功率、激光扫描速度和移动热源形状尺寸对于温度场分布的变化规律以及对堆焊层力学性能的影响。（2）建立了基于代理模型的激光堆焊成型温度场预测模型,通过最优拉丁超立方取样算法抽取样本点,运用奇异值分解来降低温度场数据维度,在低维响应中构建了Kriging代理模型,通过代理模型预测激光堆焊成型温度场分布,运用交叉验证准则和~2检验验证了模型的准确性,与有限元模型相比,预测模型的计算效率显著提高。（3）将激光堆焊宏观温度场模型和相场模型耦合,建立了基于相场模型的温度依赖晶粒结构演化模型,预测了激光堆焊成型堆焊层二维截面晶粒结构的生长过程。