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“洋葱环”形貌是搅拌摩擦焊接头中搅拌针作用区的固有特征,基于对搅拌针三维模型的形貌提取和修正,构建了搅拌摩擦焊接头“洋葱环”层状结构模型,通过模型叠加与剖切分析,获得了搅拌摩擦焊接头沿不同方向剖切后层状结构模型,所获得的模型与实际焊接接头层状结构形貌相一致。基于层状模型分析,将搅拌摩擦焊接头“洋葱环”层状结构形成过程分为“迁移阶段”和“回填阶段”两部分。基于三维模型分析,深入揭示了搅拌摩擦焊接头搅拌针作用区“洋葱环”层状结构的形成机制,为深入理解搅拌摩擦焊接头形成过程提供了理论基础。