金属切削过程是一个典型的复杂力学过程,其中包括高度非线性和热力耦合等问题。一般的理论研究十分困难,目前大量的研究工作主要是利用有限元工具进行数值模拟。为了研究切削速度对工件材料性能的影响,利用在ABAQUS中建立的连续切屑情况下的二维正交切削模型模拟了AISI 4142钢的高速切削过程。首先通过切削力的比较验证了所建模型的可靠性,然后模拟并分析了切削速度对切削力、切削温度及残余应力三个关键切削变量的影响。结果表明,切削力随切削速度的变化在10m/s时出现了改变；第一、第二变形区的温度随切削速度的增加而升高,然后趋于一个稳定值；已加工表面的残余应力随切削速度的变化与切削力相同,最大残余应力出现在离已加工表面0.05-0.1mm的范围内,且残余应力随着到已加工面的距离增加而迅速减小,并随切削速度的不同在一个较小的范围内变动。另外,为了研究锯齿状切屑,利用ABAQUS模拟了钛合金Ti6A14V锯齿状切屑的成形过程。首先通过切削力的比较验证了所建模型的可靠性,然后计算分析了切削厚度和刀具前角对锯齿状切屑形态的影响。计算结果表明,当切削厚度越小或刀具前角越大时,切屑的锯齿越小,锯齿数越多,并趋于连续的带状切屑。而综合分析二者的影响得知,切屑形态对切削厚度的变化相对于刀具前角更加敏感。同时,我们还建立了理想切屑成形的几何模型,基于该模型并结合相关剪切理论推导出了锯齿状切屑的平均齿间距、平均齿高度与切屑厚度之间的理论关系式。