耗材摩擦焊（Consumable-rod Friction Welding,简称CFW）是一种利用摩擦生热使材料焊接局部区域处于热粘塑性状态实现焊接的先进材料加工技术,具有低能耗、高效率等绿色制造的优点。焊接过程是一个涉及温度变化、组织结构相变、应力应变和金属流动等相互耦合、共同作用的复杂过程,开展耗材摩擦焊温度场与应力场的数值模拟研究,对于优化焊接工艺参数,保证焊缝成型质量,具有十分重要的意义。本文基于ANSYS有限元分析软件,建立了耗材摩擦焊接过程的热力耦合模型,对焊接过程进行了合理的假设和简化,建立合理的热源模型,利用生死单元技术与移动热源加载对整个物理焊接过程进行数值模拟计算,分析得到的温度场与应力场的云图分布与曲线变化。稳态焊接过程中温度保持稳定并伴有轻微波动,在冷却过程中焊缝处的残余应力逐渐增大。通过改变焊接工艺参数,如耗材棒的旋转速度、焊接行进速度、轴向压力、焊接工件的宽度与厚度等,研究不同参数对焊接过程的影响机制。采用单因子变量法分析各个工艺参数对焊接过程温度场与应力场的影响。轴向压力与旋转速度对温度场与残余应力影响巨大,行进速度的影响比较小。焊接工件厚度对温度场的影响比较大,既影响峰值温度也影响散热过程;而焊接工件宽度影响整个焊接系统冷却过程的散热快慢。为了获得良好的焊接质量,整个焊接过程各个工艺参数之间需相互匹配,不同的焊接工件几何尺寸对应不同的焊接系统动力参数。对两条焊缝的耗材摩擦焊接过程进行数值模拟研究,研究两条焊缝的相互影响机制。分析不同焊接路径（并列焊接与U型焊接）对焊接过程温度场与应力场的影响,比较分析焊接工件在采用不同焊接路径得到残余应力的分布规律与峰值变化。U型焊接的残余应力大于并列焊接,残余应力峰值均位于第二条焊缝的初始焊接位置,U型焊接所得残余应力在不同区域位置的差值更大,容易产生变形,不利于工件的尺寸稳定性。课题研究对耗材摩擦焊接的整个物理焊接过程进行仿真模拟计算,并分析各个工艺参数对焊接过程的影响,比较两条焊缝在采用不同焊接路径得到残余应力的分布规律与峰值变化。通过数值模拟为实际生产应用提供理论基础,对于优化焊接工艺,提高焊接质量具有重要意义。