高强铝合金强度高、密度小、加工性能好,大型飞机通常利用高强铝合金通过时效成形来制造飞机的机翼、壁板和蒙皮。这类壁板、壁板零件一般尺寸较大,对制造与运输装备要求较高。如果采用焊接拼板作为时效成形的板材原料,则可以显著减小原材料尺寸。搅拌摩擦焊是一种通过搅拌头摩擦产热实现连接的新型非熔化焊接方法,其焊接变形小、残余应力小,非常适合于铝合金材料的连接工艺。因此,本文预探索搅拌摩擦焊与时效成形连续工艺过程,首先开展了高强铝合金搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟研究。目前这项研究尚处于探索阶段,搅拌摩擦焊与时效成形集成研究报道较少。搅拌摩擦焊数值模拟方面,搅拌摩擦焊热源模型建模时尚存在热源模型参数不确定问题;时效成形数值模拟方面,尚缺少考虑焊接残余应力与二相粒子相互影响关系的蠕变模型。且在搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟研究中,尚未见时效温度和时间对蠕变应变及焊接残余应力的影响。基于上述,本文进行以下研究。基于搅拌摩擦焊产热原理,建立高强铝合金搅拌摩擦焊体热源模型,确定了体热源模型在工件模型的热流密度作用几何参数,并针对其中不确定性的参数,进行参数影响规律研究。在此基础上,通过高强铝合金搅拌摩擦焊实例的温度场校核了热源模型不确定性参数,获得了准确的搅拌摩擦焊体热源模型。建立搅拌摩擦焊热-力耦合有限元模型,通过随温度变化材料模型、搅拌针下压力以及热源模型,实现了高强铝合金搅拌摩擦焊的焊接残余应力与变形模拟。并利用焊接残余应力的试验与数值模拟对比结果,验证了体热源模型在热-力耦合模型的准确性。建立高强铝合金应力与二相粒子互相影响的蠕变有限元模型。该模型考虑了焊接残余应力对析出物演化的影响,初始应力和预应变对应力松弛的影响,以及微观组织、强度、应力松弛之间的联系。进一步通过微分方程离散和编程,成功开发了可用于时效成形数值模拟的子程序,并用于搅拌摩擦焊和时效成形的集成模拟。基于搅拌摩擦焊热源模型、热-力耦合数值模型、时效成形蠕变模型,建立了搅拌摩擦焊与时效成形集成有限元模型,成功实现了搅拌摩擦焊与时效成形集成模拟,通过搅拌摩擦焊与时效成形实例的回弹实验与模拟数据对比,验证了本研究集成模型。在此基础上,研究了时效时间、时效温度对蠕变应变和应力的影响。开展了搅拌摩擦焊与时效成形集成自动模拟系统研究,开发了搅拌摩擦焊平板工件过渡六面体网格划分、时效成形蠕变模型自动建模等系统功能,并基于VS,Fortran和Python等程序设计开发搅拌摩擦焊与时效成形集成自动模拟系统。