惯性摩擦焊是一种过程中包含热力复杂变化的固态焊接方法,焊接过程中飞轮储存的能量转化为热能使得焊接面附近温度迅速升高达到热塑性状态,并在压力和摩擦热的作用下完成焊接。摩擦焊以其节能、环保、高效的特点广泛应用于航天航空、汽车等多种领域中。现如今大部分的研究者均采用有限元软件对焊接过程进行模拟,不仅节约了时间、大量缩短了试验周期,避免了需要大量研究的盲目性,为更快的获得最优的工艺参数提供了有效的方法。文中采用弹塑性有限元理论建立了惯性摩擦焊接过程二维轴对称、热力耦合有限元计算模型,利用库伦模型和剪切模型分别模拟焊接过程中不同阶段的摩擦行为,并对焊接过程中所涉及的传热学理论、材料弹塑性问题及焊接过程中扭矩的计算做出详细阐述。运用有限元软件ABAQUS建立了GH4169惯性摩擦焊接二维轴对称热力耦合有限元模型,对焊接过程进行数值模拟。针对摩擦面附近区域单独进行网格细分,保证计算的准确度,并利用该模型模拟计算了焊接过程中的温度场、应力应变场的分布。为验证所建立的惯性摩擦焊接有限元模型的准确性,文中采用两种温度测量的方式——热电偶测温和红外测温法对焊接过程中焊件的温度进行测量,并利用ABAQUS软件计算相同位置处的温度值,将实验测得的温度与计算温度值进行比较,验证了模型的可靠性。利用验证的模型选择合适的工艺参数对惯性摩擦焊接过程进行模拟,分析得出的温度场、应力应变场和轴向缩短量的分布情况。用单一因素法和正交试验分析焊接过程中的三个主要工艺参数—转速、压力、转动惯量等对最高温度和轴向缩短量的影响规律,并得出,改变转速对最高温度和轴向缩短量影响最为明显,压力次之,转动惯量最弱,为进一步的优化焊接参数和焊接工艺提供给了基础。