搅拌摩擦焊作为一个高应力高应变的塑性形变过程,其焊接过程是一个温度场以及力场高度耦合作用下的结果。目前,对热力耦合过程分别独立的研究已经有了高度的概括,学者们都开始注重对焊接过程热力耦合的研究。因此,本文以铝合金1100板材为实验研究对象,采用实验研究和建立数理模型解析同时进行的手段,研究了以金属塑性流动规律为基础的扭矩数理模型以及粘度数理模型,并基于金属塑性流动提出了一种针对孔洞型缺陷的焊缝动态检测方法。主要研究内容及结果如下:通过利用流变应力取代屈服应力,再通过体现金属流动特性参数的动力学粘度,将应变速率和扭矩数理模型与金属流动相结合,构建了与动力学粘度有关的扭矩数理模型,通过无量纲分析法和铝合金1100搅拌摩擦焊实验测量对扭矩计算模型进行验算,发现计算结果在误差允许范围内,证明了基于金属流动行为建立的扭矩数理模型的准确性以及普适性。在分析金属流动行为时,发现搅拌摩擦焊中有着PLC(Portevin--Le Chatelier)效应以及动态再结晶这两种塑性变形机制,通过对PLC效应以及动态再结晶的研究,分别在其中发现了塑性形变中应变与应变速率的关系,以及应变与应力之间的关系。通过两种规律以及结合特鲁顿粘度模型,建立了一种以动力学粘度为核心的搅拌摩擦焊金属流动行为的热力耦合判据。通过量纲分析法对新建扭矩数理模型进行验算,发现其结果符合量纲分析法的基本定理。利用文献数据对其进行数值上的验算,提出的搅拌摩擦焊发生塑性流动行为的动力学粘度值范围在η=10~4-10~7Pa·s。通过对高频采样的搅拌摩擦焊扭矩数据分析,发现搅拌摩擦焊扭矩呈现周期性变化特征,并基于上述对于金属材料流动行为的研究,提出了一种基于扭矩周期性变化特征的焊缝孔洞型缺陷动态检测的方法,该方法是通过对扭矩进行高频采样,对焊接稳定阶段其一个周期内的扭矩变化情况进行分析,将一个周期分为扭矩由大减小的A和由小增大的B两个阶段,通过判别A与B两阶段所占时间比值A/B是否在0.8～1.3之间,若在此区间说明无孔洞型缺陷产生。通过对铝合金1100进行在不同工艺参数下的实验,验证了该方法的可靠性和可行性,但也有其局限性。