搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相焊接技术是轻金属连接的创新工艺,尤其在焊接铝及其合金材料时有很大的优势。搅拌摩擦焊温度场的深入研究对优化焊接工艺参数,指导搅拌头结构设计,以及防止焊接缺陷的形成具有十分重要的意义。首先对国内外搅拌摩擦焊温度场数值模拟技术的发展概况,以及异种金属的搅拌摩擦焊接现状进行了比较全面的总结。在此基础上,根据搅拌摩擦焊接过程的产热特点和摩擦生热理论,建立了合适的温度场仿真数学模型。其次,采用ANSYS有限元软件模拟2A12铝合金薄板的搅拌摩擦焊接热过程。在所建立的三维瞬态热传导有限元模型中,提出了本文较新的接触条件和边界条件,并利用APDL编制源程序,采用移动的柱面坐标系来模拟热源的移动。其中最重要的内容就是2A12铝合金薄板搅拌摩擦焊接过程的温度场仿真结果分析。在2A12铝合金的仿真结果分析中,分别按照焊接预热、稳态焊接和焊接结束三个阶段对铝合金搅拌摩擦焊的温度场进行分析,从中得出了铝合金搅拌摩擦焊温度场的分布规律。同时研究了被焊工件上不同位置、不同节点的温度变化规律和焊接工艺参数对温度场分布的影响,并优化了搅拌头预热时间和垫板与工件间热传导系数的选取。最后,进行了异种铝合金板搅拌摩擦焊数值模拟的研究。通过研究,提出了不同于同种板焊接的有限元模型和边界条件,模拟了2A12和6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接热过程,得出了异种板焊接特殊的温度场分布形式。并结合焊接工艺参数对温度场分布的影响研究了几种典型焊接缺陷的形成和影响因素,这些缺陷可通过优化焊接工艺参数来避免。这些研究分析可为搅拌摩擦焊接技术的理论发展和推广应用提供基本的数据支持。