摩擦焊作为一种优质、精密、高效、节能的固态焊接技术,已广泛应用到工业生产的各个领域。径向摩擦焊作为一种新兴的摩擦焊接工艺,通过径向加力实现轴向焊接的工艺。作为摩擦焊的一种,径向摩擦焊接过程是一个热力相互作用更加复杂的过程,传统上对摩擦焊接工艺的开发通常采用经验性试错的方法,该方法研制成本巨大,研究周期长。为了降低成本和缩短研究周期,本文采用数值模拟采用少量试验相结合的方法,探索径向摩擦焊接过程中温度场、应力场的变化规律以及加载力曲线形式。采用ABAQUS软件,以45钢为径向环,建立了连续驱动径向摩擦焊的三维弹塑性有限元模型,对钢管径向摩擦焊在假设变形速率前提下分析焊接接口温度场和径向环的加载力情况。计算采用了考虑加工硬化、应变率以及温度软化效应的Johnson-cook幂硬化弹塑性模型,并考虑材料热物性与摩擦系数随温度变化。塑性变形热为辅助热源。结果表明,在不考虑径向环与夹具之间传热的前提下,由于夹具的不连续性,在焊接接头处形成了以夹具体为中心的椭圆状温度梯度分布和以夹具体空隙为中心的条带状温度梯度分布,两处的最高温度达到1220℃和1050℃的前提下得到了加载力曲线。在稳定摩擦阶段应力场在以夹具体为中心处主要是以压应力为主,在飞边处形成拉应力区,最显著的特点就是形成了中心高压应力带、次高压力带以及最外侧的拉应力区,导致飞边的不断向外扩展以及裂纹的生成。根据以上特点得到了加载力的连续变化曲线,为了简化焊接工艺过程将得到了连续变化的加载力曲线人为拟合为定值三段加压曲线,重新代入模型反复修正计算使接口温度场和径向环变形过程与焊接过程吻合良好。此研究为后续的同种材料不同尺寸的径向环有限元模型提供了依据,并对后续的异种材料径向摩擦焊接的研究有很大的参考价值。