激光焊接是一种利用高能量密度的激光束作为热源进行高效精密焊接的工艺技术,具有热输入小、效率高以及容易实现自动化等显著优势,在航空工业和机械制造等领域有着广阔的发展和应用前景。随着制造业的不断发展,要求现代焊接技术逐步实现以节能、高效、优质的发展目标,使得降低焊接能耗、提高焊接工艺能效成为焊接领域待解决的重要问题之一。目前,针对激光焊接的研究主要集中在焊缝形貌、焊缝缺陷和力学性能等方面,对激光焊接能效的研究较少。为此,本文结合理论和试验研究对激光焊接能效及多目标优化方法进行研究,主要工作如下:首先,基于激光焊接过程能量特性分析建立“激光与工件交互作用”的工艺系统作为激光焊接能效研究系统边界,采用（火用）理论对激光焊接过程的能源和物料进行分析,建立激光焊接能效函数。此外,从抑制焊缝成形缺陷的角度出发,基于激光焊接成形焊缝截面完整性分析,建立焊缝完整性函数。其次,基于正交试验设计进行铝合金激光焊接试验,获取激光焊接能效和焊缝完整性试验数据,利用响应面法分别拟合构建激光焊接能效和焊缝完整性参数化模型,分析激光功率、焊接速度和离焦量工艺参数对激光焊接能效和焊缝完整性的影响。最后,提出一种综合考虑能效、焊缝完整性和焊接成本的激光焊接多目标优化方法。建立以能效最大、焊缝完整性最优和焊接成本最小的多目标优化数学模型,然后采用非线性规划遗传算法对模型进行求解,获得最优工艺参数组合,并通过试验验证提出的模型和方法的准确性和有效性。