在车身中使用铝合金、镁合金和复合材料等低密度材料实现汽车轻量化是汽车厂商节能减排、提高竞争力的重要手段。然而，镁合金延展率低，自冲铆接时容易产生开裂，限制了镁合金在汽车车身中的应用。针对镁合金等低延展率材料的特性，本课题组提出了自冲摩擦铆焊机械固相复合连接工艺，该工艺结合自冲铆接和搅拌摩擦点焊两种方法的优势，通过铆钉高速旋转产生摩擦热软化镁合金，解决镁合金开裂问题，实现镁合金等低延展率材料的机械连接；通过摩擦热的精确控制，实现铆钉与被连接材料的固相连接，最终获得机械-固相复合连接接头。然而F-SPR工艺过程复杂，在旋转摩擦的作用下铆接过程中铆钉、板材以及模具之间的作用机理尚不清楚。由于过程的封闭性，无法采用试验手段对接头形成进行观测。因此，本文以铝合金AA6061-T6和镁合金AZ31B异种金属板材连接为研究对象，通过有限元仿真对自冲摩擦铆焊机械连接过程进行研究，分析工艺参数变化对机械连接接头质量的控制影响，为自冲摩擦铆焊工艺的应用奠定理论基础。具体研究内容和结果如下：　　（1）自冲摩擦铆焊过程有限元模型建立。根据自冲摩擦铆焊工艺的多体热力耦合和大变形特征，采用Solidworks和HyperMesh实现几何模型建立和网格剖分。板材和铆钉采用随温度变化的双线性随动强化材料模型，通过Eroding接触模式实现铆钉、板材以及凹模之间的多体、非确定接触分析，通过预置裂纹实现上层板的失效模拟。最终采用LS-Prepost和LS-DYNA进行边界条件施加和求解计算，并验证了仿真和试验接头的几何特征量，保证了模型的有效性。　　（2）自冲摩擦铆焊接头形成规律。基于所建立的自冲摩擦铆焊过程有限元仿真模型，研究了自冲摩擦铆焊过程中应力、应变、温度变化规律，与传统 SPR工艺相比，自冲摩擦铆焊工艺可以通过低硬度铆钉实现同样的板材匹配的铆接。分析了铆钉转速、进给速度和铆钉硬度对接头成形的影响规律。结果表明铆钉转速越低撑开量越大；进给速度越高撑开量越大；过低的铆钉硬度会导致铆钉产生明显墩粗，从而减少撑开量的形成。　　（3）自冲摩擦铆焊工艺仿真优化。基于建立的有限元模型，针对1m AA6061-T6和2m AZ31B组合运用正交试验得到最佳工艺参数，并通过仿真验证了该参数能得到高质量的接头机械连接。