搅拌摩擦焊（FSW）作为一种固态焊接技术,采用固相连接技术,极大的避免了传统焊接技术产生的缺陷问题。7075-T651铝合金是一种可热处理强化的超硬铝合金材料,具有优良的综合性能,是典型的高强铝合金材料。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因,对于搅拌摩擦焊焊接结构来说,在复杂的疲劳载荷下,焊接接头处往往是最容易产生失效的部位。因此,对铝合金搅拌摩擦焊接头进行变幅疲劳性能测试和寿命预测理论的研究具有重要的意义。本文以7075-T651铝合金为研究对象,采用试验与理论结合的方法,研究了7075-T651铝合金搅拌摩擦焊接头在变幅循环块载下的疲劳破坏机理,基于晶粒尺寸、静态力学参数及载荷次序效应对于搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响提出了一种疲劳寿命预测方法。主要研究工作和成果如下:第一,测试得到了7075-T651铝合金搅拌摩擦焊接头在变幅循环块载实验下的疲劳性能及断裂位置。通过对现有加载变幅块载条件下寿命对比,发现低高加载下的疲劳寿命大于高低加载下的疲劳寿命,说明裂纹萌生区域、载荷序列效应及载荷水平对试件疲劳寿命产生较大的影响。载荷块的循环次数对于试件的疲劳寿命有一定的影响,随着载荷块次数的增多,疲劳寿命呈下降的趋势。第二,对7075-T651铝合金搅拌摩擦焊接头进行变幅循环块载实验下的中断疲劳实验。发现变幅循环块载条件下疲劳寿命高于变幅多级载荷块下的疲劳寿命的原因在于变幅循环块载加载条件下,试件薄弱区域不断变化,使得搅拌摩擦焊接头产生多条裂纹扩展路径,且多条裂纹在变幅条件下具有不断变换扩展的特性;发现高低循环块载加载下的裂纹扩展速率都大于低高循环块载加载下的裂纹扩展速率,导致低高循环块载加载下的疲劳寿命高于高低循环块载加载下的疲劳寿命。第三,通过有限元模拟的方法,发现预制微裂纹后的接头模型的薄弱区域会随着载荷水平的变化而产生变化,并将该载荷水平下的薄弱区域位置作为主裂纹的失效位置。对变幅条件下7075-T651铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹扩展特性进行模拟,模拟结果为:高低加载下,萌生于焊核区的裂纹长度大于萌生于母材区的裂纹,且在焊核区裂纹长度达到一定长度前,母材区裂纹止扩展;低高加载下,萌生于母材区与焊核区的两条裂纹共同扩展,直至结束,且位于母材区裂纹长度大于焊核区的裂纹长度;低高加载下的主裂纹长度大于高低加载下的主裂纹长度,与中断疲劳试验结果一致,且应用扩展有限元法（XFEM）计算裂纹尖端的应力强度因子具有较高的准确性。第四,通过研究变幅循环块载加载下的裂纹萌生及扩展的规律,基于晶粒尺寸、静态力学参数及载荷次序效应对搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响提出一种疲劳寿命预测方法;通过变幅疲劳试验数据验证,寿命预测模型预测结果良好,预测寿命都在2倍因子之内。