制造业是国民经济的支柱产业,切削加工是机械制造中最基本的加工方法之一。随着现代制造技术的飞速发展,对各种机械产品的加工质量要求越来越高。因此,如何提高加工效率和切削质量,如何降低切削成本一直是人们关注的热点问题。高速切削加工技术(High Speed Cutting)在20世纪80年代迅速发展起来并得到实际应用。作为当今先进制造领域的关键性技术,高速切削技术凭借其加工质量好、加工时间少和加工成本低等特点和优势,广泛地应用于航空、航天、汽车、船舶和模具等制造行业,对国民经济、社会发展及国防建设有着极其重要的意义。然而,高速切削的机理分析涉及到弹塑性力学、断裂力学、传热学、热力学、摩擦学、材料科学、机械动力学等学科。而且切削过程是高度非线性的,对高速切削过程做很精确的理论分析难度非常之大。近年来,随着计算机技术的发展和应用,数值方法成为金属切削数值模拟有利的工具。然而,目前对于高速切削的数值模拟多停留在有限元法阶段。常规的拉格朗日有限元法在高速切削数值模拟过程中常遇到网格严重扭曲和畸变的情况,这将使得计算步长过小或者出现单元负体积现象,这样大大加大了计算工作量,甚至造成计算结果的失真。为了克服有限元法在计算过程中出现的网格畸变的弱点,近几年来国际上许多著名的计算力学学者发展了无网格方法。无网格法不存在数值模拟过程中的网格畸变问题,其中光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,即SPH)和物质点法(Material Point Method,即MPM)已经在诸多工程领域获得了广泛的应用,而物质点法是利用欧拉法与拉格朗日法的优势而形成的一种无网格方法,在固体力学的高应变率、高速、大变形、爆炸、破碎和失效等数值模拟方面更是得到了非常成功的应用,非常有利于模拟计算高速切削过程。本文利用Ti6A14V钛合金工件材料为主要研究对象,对于高速切削过程进行数值模拟。在带状切屑向锯齿状切屑的过渡阶段,本文在物质点接触算法基础上,开发出包含多因素影响下的物质点程序,主要包括材料的热传导计算和相变计算的物质点算法程序。结合修正Johnson-Cook热粘塑性本构模型,对钛合金高速切削加工过程中涉及到高应变率、高速、大变形、高温差、摩擦以及复杂的相变过程进行数值模拟。在锯齿状切屑向单元切屑的过渡阶段。本文在物质点法结合修正Johnson-Cook热粘塑性本构模型基础上引入了损伤失效算法。物质点法在对高速切削数值模拟过程中,通过对温度、形态、应力和损伤等因素的观察和比较,发现数值模拟结果与实验基本吻合。