有限元法是六十年代初期随着计算机的发展而发展起来的一种综合了弹性理论、力学、电磁学、热力学、和计算技术等学科领域相关知识的数值计算方法,并以其独特的灵活、快速和有效性而迅速发展成为求解各领域数理方程的一种通用的模拟计算方法。有限元法不仅能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性(线性和非线性)、弹塑性或塑性问题(包括静力和动力问题),而且能求解各类场分布问题(流体场、温度场、电磁场等的稳态和瞬态问题)以及水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、温度相互作用的问题。金属切削过程伴随着极小范围内的高应变、高应变率和瞬间高温升等问题,是一个热力耦合作用的典型过程,刀具和工件的相对运动引起工件微观组织各部分的应力分布变化和接触界面摩擦热变化,局部高应力引发塑性应变而产生热并与摩擦产生的热共同构成并影响着切削区温度场,温度场又反过来通过材料本构关系影响着切削区的应力分布。在早期对于这个复杂的热力耦合关系的计算受到计算机运算能力的限制,有限元技术在金属切削领域中的应用较少。最近二十年,随着电子计算机软硬件技术的快速发展,有限元技术在金属切削领域中的应用越来越广泛并扮演着越来越重要的角色。本文分析了热力耦合切削过程仿真相关的基本理论和关键问题的处理。用自适应网格技术和分离线技术建立了两种模型,得到的剪切区最高Mises应力、剪切区最高温度、切屑变形系数、接触面最高温度等结果相对误差在0.01%左右,因此可以选择不同的建模方法。用微元法对铣削铝合金薄壁件的切削力进行了预测,并利用预测结果进行铣削变形的仿真分析,得到变形量在0～0.03mm之间,解释了多次走刀”接刀痕”的现象。用有限元软件AdvantEdge?得到了汽轮机转子叶根槽铣削的残余应力并做了比较,从微观层面解释了表面残余应力大小的对比关系。用通用有限元软件Abaqus?建立了高温合金GH4169的平面应变模型,得到了锯齿形的切屑,证实了绝热剪切现象的存在并解释了绝热剪切与脆性断裂的关系,同时得到了切屑的微观形貌参数与切削速度之间的变化关系。