高速、断续切削的冲击载荷作用下,铣刀一旦发生损伤,其破坏程度将迅速发展,若不及时发现易产生安全性事故。铣刀损伤具有多尺度特性,采用单一尺度的损伤研究方法无法揭示铣刀多尺度损伤的形成与演变过程,导致铣刀损伤的识别和控制存在困难。本文在国家自然科学基金“高能效铣刀非线性摩擦动力学磨损多尺度耦合作用机理(51875145)”支持下,研究铣刀多尺度损伤特征,揭示铣刀损伤形成与演变过程,分析铣刀损伤响应特性及其影响因素,提出铣刀损伤的抑制方法。依据铣刀损伤的多尺度特征对其进行尺度划分,基于连续介质力学、位错理论和分子动力学分别提出铣刀宏观结构、晶格结构和介观结构损伤表征方法。利用多尺度有限元方法和力连接的方法,建立铣刀多尺度损伤的载荷边界条件,实现铣刀损伤载荷的跨尺度传递。研究铣刀宏观结构、晶格结构和介观结构的损伤特征,获取铣刀多尺度损伤特征变量临界值,揭示铣刀损伤位置、损伤类型、损伤大小和损伤发生的顺序,阐明铣刀损伤形成过程及特性,提出铣刀损伤的多尺度识别方法,并进行实验验证。针对铣刀切削载荷的动态特性,采用铣刀多尺度损伤识别方法,揭示出铣刀宏介观结构损伤变量多速率变化过程。利用铣刀组件超晶胞价键断裂数量、势能和损伤当量增值速率的转变特性,构建铣刀介观损伤成核和损伤扩展判据,识别出铣刀介观损伤形成与演变过程。利用铣刀组件力学性能响应特性,实现了铣刀宏介观结构损伤多速率过程的有效关联。采用Deborah数表征出铣刀损伤形成与演变过程的多样性,识别出铣刀宏介观结构损伤形成与演变机制。采用响应面法进行仿真方案设计,建立铣刀宏观结构、晶格结构和介观结构损伤响应面模型,揭示铣刀损伤影响因素和铣刀损伤特性之间的关系。分析前角、转速、切深和每齿进给量交互作用下,铣刀组件损伤形成与演变过程和铣刀损伤程度的响应特性。分析铣刀不同尺度、不同类型损伤对其影响因素的敏感性,给出铣刀损伤影响因素的优选方案,为铣刀损伤跨尺度关联设计提供依据。提取铣刀组件损伤模型控制变量,基于公理设计对铣刀参数功能进行分解,建立铣刀损伤程度及其演变机制的评判模型。提出铣刀跨尺度关联设计方法,该方法通过控制铣刀损伤形成与演变过程,来实现抑制铣刀损伤的目的,并通过对比实验来验证该方法的有效性。