激光透射焊接（LTW）是一种流行的塑料连接技术,具有自动化和柔性化的加工过程、高强度和精密的焊接接头和绿色环保的操作环境,被广泛应用于汽车、食品和电子封装与医疗设备。在焊接过程中,下层吸光塑料吸收激光并将其转化为热能,加热界面处的塑料成熔融状态使得分子链相互扩散缠结,随后冷却实现上下层塑料的连接。其中焊接界面处的温度分布决定最终焊接质量,即温度过高将引起基材过热,发生热降解,降低焊缝抗剪强度和加剧焊件的残余应力,影响焊件的使用寿命。因此,如何调控工艺参数以避免材料热降解对于实现高质量焊接至关重要。本文以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为研究对象,采用焊接实验和数值模拟相结合的方法探究不同工艺参数下的热降解行为及残余应力,具体工作如下:首先,分析不同工艺参数下PMMA的激光透射焊接质量和断面形貌,表征热降解行为特征。采用搭接方式,利用单因素实验方法探究不同激光功率、焊接速度和碳黑（CB）含量对激光透射焊接PMMA的焊缝抗剪强度和焊缝宽度的影响,发现增加激光功率、焊接速度和碳黑含量,焊缝抗剪强度均呈先上升后下降状态;焊缝宽度与激光功率和碳黑含量成正相关,与焊接速度成负相关;通过焊缝断面的形貌观测,发现当焊缝抗剪强度开始下降时,焊缝中心处发生了伴随着大小不均的气泡的热降解现象。其次,利用数值模拟方法建立焊接过程的热历史模型,分析焊件的温度场分布,探究热降解形成原因。采用焊缝宽度为标准验证模型的准确性,模拟焊接温度在时间和空间上的分布并获得不同工艺参数下的热历史模型,发现增大激光功率、降低焊接速度或增加碳黑含量均导致温度升高;当激光功率过高、焊接速度过低或碳黑含量过高时,局部焊接温度会超过PMMA热分解温度,证实热降解是焊缝抗剪强度下降的原因。再次,基于热历史模型和热降解动力学模型提出热降解行为预测模型,避免热降解产生。通过热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）实验分析不同碳黑含量的PMMA的热稳定性,发现适当加入碳黑可以提高PMMA的热稳定性;基于热重数据求解并验证不同碳黑含量的PMMA的热降解动力学模型;将上述的热历史模型与热降解动力学模型相结合,得到不同工艺参数下的热降解行为预测模型,该模型表明,材料发生临界热降解时的预测工艺参数与焊缝抗剪强度开始下降的实际工艺参数基本一致,从而验证热降解行为预测模型的有效性。最后,结合数值模拟和实验验证分析不同工艺参数下的焊接残余应力分布。在热模拟基础上,对激光透射焊接PMMA进行热力耦合模拟;通过小孔法测量不同工艺参数下焊缝中心处的残余应力;将残余应力模拟值与实验值对比,验证数值模拟结果与实验的一致性;探究不同工艺参数下焊接应力场及残余应力场分布,发现当未充分焊接或过焊接时,焊缝中心处均呈现较大的残余应力。本文表征了焊接过程的热降解行为特征,探究了热降解形成原因,提出了热降解预测模型,为优化焊接工艺参数和减少残余应力提供了有力参考。