近年来,随着轨道交通事业的迅猛发展,轨道车辆开始使用质量轻、耐腐蚀且外观平整度好的铝合金材料。在材料更替的同时,传统焊接技术出现的质量问题也越来越多,所以焊接质量好、适应性广的搅拌摩擦焊接技术(Friction Stir Welding,FSW)开始逐渐被推广至轨道车辆的生产制造中。搅拌摩擦焊后构件不易出现焊接缺陷,但其焊后残余状态等因素会影响构件本身及其服役过程中的稳定性,进而影响轨道车辆的使用,所以对于搅拌摩擦焊后构件失稳情况的研究有着重要的科学意义和工程应用价值。本文采用Abaqus有限元分析软件,基于热弹塑性法及应力等效法,模拟构件在焊接及服役过程中的失稳情况,分析构件失稳的机理及影响因素,其主要内容包括:(1)基于热弹塑性法的薄板残余状态分析。建立三维薄板模型,通过顺序热力耦合方法对薄板FSW焊接过程进行模拟,与试验结果的对比验证了数值模型的有效性,进而详细分析了释放时间及释放方式对残余状态仿真结果的影响,并给出建议。(2)基于应力等效法的薄板焊接过程失稳分析。探究应力等效法的基本原理,采用该方法对FSW焊后薄板进行失稳分析并验证其准确性,此外,对模型计算成本、网格敏感性及约束条件进行讨论,选取最优模拟方案。在此基础上通过控制等效应力峰值及其作用宽度分析工艺参数对薄板焊后失稳的影响。分析不同尺寸薄板模型,讨论薄板尺寸对焊后失稳的影响。(3)基于应力等效法的构件服役过程失稳分析。焊后材料属性会发生变化,需引入新的本构关系,分析其对构件服役稳定性能的影响。讨论装配过程对焊后薄板应力和变形状态的影响,并将其与焊接残余状态迭加。通过应力等效法引入构件服役前的应力状态,在此基础上模拟构件服役过程中的受力失稳情况,深入分析工艺及装配操作对构件服役稳定性的影响。最后,采用应力等效法对高速列车侧墙进行稳定性分析,并分析FSW焊后残余应力对侧墙服役失稳的影响。