GH4169材料由多种复杂元素组成,因具有高强度、耐高温氧化、以及良好的热稳定性等性能而被广泛用于航天、航空等领域。但由于GH4169加工性能差,在切削加工过程中总会出现切削温度过高,切削变形复杂以及刀具磨损严重等因素而被众多学者所研究讨论,因此研究镍基高温合金的切削变形行为具有重要的价值。为了节约成本,提高切削加工效率,研究人员广泛选择应用有限元方法来模拟切削过程,在建模过程中,材料的本构方程起到了至关重要的作用,目前利用传统的Johnsoon-Cook(JC)本构模型能够有效地仿真出切削加工过程中的力学特性,但是材料中所含有的尺度特征并没有考虑在传统JC本构模型中,忽略了材料固有的尺度效应这一力学特性。因此,传统的JC本构模型不具备有效表现尺寸效应这一特征现象,继而无法获得准确的应力、应变和温度的大小。本文通过引入应变梯度理论,建立了能够体现尺度效应的本构方程;并且对有限元分析软件进行二次开发编译,建立了GH4169切削过程的二维动力学有限元模型。将仿真模型得到的结果与实验所得到的结果进行对比得出:二维动力学仿真模型能够较好的表现出切削加工过程中的温度、应变梯度效应、等效应力及其尺度效应对切削变形的影响规律。由于GH4169材料中含有γ’(Ni3Al)这种强化相,考虑到这种强化相会对切削变形过程产生一定的影响,故本文建立了带有Cohesive单元的γ’相的GH4169切削仿真模型,从材料的微观塑性力学以及材料位错理论的角度来分析切削γ’相对切削变形过程中应力、应变、温度的影响,以及由γ’相引起的裂纹尖端上应力场的分布,并通过更改γ’相的尺寸大小来研究应变梯度强化效应。通过对切屑形貌的观察,并且结合了在高温,高应变速率下得到的应力-应变曲线,研究了材料在高速切削过程中的变形行为。建立了能够描述材料硬化行为的本构模型。根据动态再结晶动力学方程提出了反映剪切带动态再结晶行为的动力学模型;基于位错驱动理论和晶粒长大动力学理论,利用MATLAB编程建立了能够模拟晶粒生长的元胞自动机模型(CA),该模型综合考虑了晶粒长大,位错密度的演变以及再结晶形核等一系列过程。利用该模型可以模拟仿真出在高温,高应变速率下的剪切带动态再结晶现象。