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搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接工艺,且本身兼有普通焊接技术优点。焊接传热过程与温度场分布是搅拌摩擦焊技术重要的研究领域之一,其对研究残余应力和焊接变形均有重要影响。而焊接冷却后存在的残余应力对构件可靠性,特别是疲劳寿命、尺寸稳定性和抗腐蚀性能等都具有十分重要价值。本文采用有限元分析并通过控制变量法,研究差厚铝合金板搅拌摩擦焊温度场及残余应力的分布情况。本文根据搅拌摩擦焊特点,考虑米塞斯屈服准则和轴肩及搅拌针产热,以厚度为2mm和4mm的差厚6061-T6铝合金板材为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,通过建立热源模型,对搅拌摩擦焊温度场与残余应力模拟分析。研究结果表明:2mm薄板峰值温度在446℃左右,4mm薄板峰值温度在441℃左右,温度场分布呈不对称椭圆状;差厚板残余应力主要表现形式是纵向残余应力,且在垂直焊缝方向上呈M形双峰分布,纵向残余应力先增大后减小,焊缝中心线附近区域的纵向残余应力是拉伸应力,并向母材边缘逐渐转化为压缩应力,横向应力表现为拉应力,但数值远低于纵向应力;且4mm薄板残余拉应力峰值和分布范围都比2mm薄板要小。其次,利用所建数值模型,通过控制变量法,分别依次改变搅拌头转动速度、焊接速度以及搅拌头直径,对搅拌摩擦焊温度场和残余应力的影响规律进行研究。结果表明在控制变量法下:随着旋转速度的增大,差厚铝合金板工件峰值温度升高,4mm薄板较2mm薄板的高温区域温度场范围大,焊缝中心两侧的差厚板残余应力并不相同,差厚铝合金板两侧残余应力峰值均与搅拌头旋转速度成反比,且2mm薄板的纵向残余应力峰值大于4mm薄板。各点温度在不同焊接速度下均经历一个峰值,且峰值温度大小与焊接速度成反比;纵向残余应力峰值出现在搅拌区域的边缘,随着焊接速度的增大,差厚板纵向残余应力均相对增大。而2mm薄板峰值残余应力略大于4mm薄板。差厚铝合金板温度场与轴肩直径呈正比,且4mm薄板比2mm薄板的高温区域大。随着轴肩直径的增加,差厚板的低温区域逐渐增大,同时随着轴肩直径增大,纵向残余应力峰值也增大。课题研究对指导差厚铝合金板搅拌摩擦焊接工艺参数的科学制定;以及对进一步的实验验证,节约实验成本,均有着重要的意义。