目前轨道交通行业发展迅速,车体对材料性能的要求也不断提升,铝镁合金的复合结构在高速轨道交通行业逐渐被大量采用。搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术,在铝镁异种合金的焊接中有着无可比拟的优势。与同种材料的焊接相比,异种材料在焊接过程中的温度场、应力应变要复杂的多。因此研究铝镁异种合金搅拌摩擦焊的温度场及残余状态,对于搅拌摩擦焊在实际工程中的应用十分重要。本文采用顺序热力耦合方法,通过数值仿真分析对异种材料搅拌摩擦焊的温度场及残余状态进行研究,主要研究内容包括:首先针对6061-T6铝合金和AZ31B镁合金的板材对接焊,分析了焊接温度场的分布规律,并通过顺序热力耦合方法研究其残余应力的分布规律及残余变形情况。在保证数值模型合理的条件下,探讨了机械载荷以及搅拌头偏置量对温度场及残余状态的影响。其次针对5083铝合金和AZ31B镁合金的板材搭接焊,基于顺序热力耦合方法分析了温度场以及残余状态。在验证数值仿真方法合理的基础上,分析了不同工艺参数对温度场以及残余状态的影响,同时讨论了不同搅拌针长度和搭接宽度对温度场和残余状态的影响。最后针对轨道车辆的型材结构,考虑焊接接头的连接特点以及型材内腔的结构特点,建立了 AZ31B镁合金和6061铝合金箱形结构的焊接有限元模型。依据实际情况确定了焊缝的焊接方案,采用了上下两道焊缝的焊接方法,对比了接头结构材料不同对残余应力分布规律以及残余变形情况的影响。论文对铝镁异种合金搅拌摩擦焊温度场和残余状态的分析,可以作为研究铝镁合金搅拌摩擦焊接头性能和工艺参数优化的基础,从而提高焊接质量。