随着汽车安全及轻量化的发展,高强度钢和铝合金在汽车生产中的应用越来越广泛,钢和铝的大量应用使得连接技术成为了解决材料应用的关键。由于钢和铝的热物理和化学属性差异较大,传统的铆接技术连接强度低、接头外观差;而熔焊技术容易在接头产生大量的脆硬金属间化合物,焊缝易产生裂纹。本文研究的搅拌摩擦焊接技术作为一种固相焊接技术,可以在低输入状态下对板材进行焊接,接头强度高,可以有效的控制焊接过程中金属化合物的产生,对解决汽车制造中高强度钢和铝合金的连接问题具有重要的意义。首先,本文根据搅拌摩擦焊温度场的产热特点,以DP590钢和AA6061-T6铝合金板材为研究对象,建立了钢和铝搅拌摩擦焊接热源的数学模型,并将该数学模型编写入DFLUX热源子程序中。该热源考虑了搅拌头与材料的黏着和滑动混合摩擦状态,同时兼顾了 DP590钢和AA6061-T6铝合金屈服剪切强度的不同以及搅拌头和板材之间摩擦力的不同。其次,运用ABAQUS软件,结合DFLUX移动热源子程序,研究了焊接过程中温度场的分布规律,通过与相关文献做对比,验证该模型的合理性。通过调整热源与板材的相对位置,研究搅拌头偏置位置对接头温度场的影响,并通过调整热源参数,研究搅拌头转速、焊接速度对温度场的影响。对比分析预热时间、搅拌头转速以及焊接速度对温度场的影响程度,结果表明:焊接过程中的最高温度位于DP590钢板侧,搅拌针偏置主要影响钢板的温度分布,搅拌头转速是影响焊接接头温度场的主要因素。随后,建立搅拌摩擦焊的应力场模型,研究DP590钢和AA6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的残余应力分布规律以及变形特点,通过与相关文献做对比,验证该模型的有效性。分析搅拌头偏置对接头残余应力以及焊后变形规律的影响,通过使用相应热源参数下的温度场,研究搅拌头转速、焊接速度对接头残余应力和变形的影响。结果表明:铝板侧变形较钢板侧大,搅拌头的位置主要影响钢板侧的残余应力分布,对铝板侧影响不明显,搅拌头转速越大、焊接速度越小,板材的残余应力越大,板材变形越明显,钢和铝之间不均匀的热传导是导致焊接参数对残余应力的影响与同种金属不同的主要原因。最后,建立钢和铝搅拌摩擦焊流场模型,研究异种金属的流动规律,结果表明:轴肩作用区域内,板材表面金属流动性最强;搅拌针侧面作用区域内,钢和铝混合出现在后退侧,混合范围不明显;搅拌针底面作用区内,金属流动强度较低,钢和铝混合范围较小。