高速切削加工技术有着高生产效率和高加工精度的特点,所以自其理念提出就受到广泛关注,成为新的热点课题。与传统切削工艺相比,数值方法不仅可以克服试验方法的不足,实现高速切削过程的定量分析,而且投资少,周期短,受到了不少研究工作者的青睐。本文对有限元、物质点以及边界元等数值方法进行了研究,结合各自的优缺点,建立数值方法耦合技术,开发相应地程序,并运用和发展已有的金属切削以及力学理论成果,通过考虑多种非线性因素,在高速条件下模拟和分析金属的切削过程,为进一步的理论研究和工程应用提供可参考的结论。首先,在已有的对称迭代有限元-边界元耦合算法基础上,编制相应的计算程序,对平面含双周期夹杂复合材料的等效弹性性能进行了研究。由于有限元方法适合于分析非均质材料问题,而边界元方法更适合于弹性均质材料问题,因此将所分析的含双周期非均质夹杂的复合材料分解为由有限元方法求解的夹杂子域和由边界元方法求解的基体子域,并分别建立两子域的平衡方程。在满足两子域界面上位移和面力协调连续的条件下,通过迭代得到问题的解。数值算例分别对含不规则各向异性夹杂以及规则功能梯度夹杂的复合材料进行了研究,计算结果与已有的数值解进行了对比,验证了对称迭代耦合算法的正确性和有效性。其次,提出了对称迭代有限元-边界元动力学耦合算法,并通过ABAQUS中用户子程序UEL接口,在商业软件ABAQUS平台上实现了耦合算法的运行,成功地将边界元法与ABAQUS软件结合在一起,使得用户不仅可以受益于ABAQUS强大的前处理和后处理功能,又可以更好地处理有限元不擅长而边界元可以解决的问题,例如无限域系统问题或者高应力集中问题。通过这种二次开发技术,用户一方面可以受益于软件通用的平台,另一方面可以结合特定的专业问题来建立符合自己问题的模型。而且单个或多个子程序与整个程序相比更易于维护。数值算例对弹塑性动力学问题以及无限域问题进行了研究,证明耦合算法嵌入到ABAQUS软件的可行性。最后,实现了物质点方法与边界元方法的耦合,并将其应用于高速金属切削问题中。切削过程中,剧烈的弹塑性变形只发生在切屑产生过程中以及加工表面以下局部区域,离加工表面较远的下方区域仅仅发生弹性变形。基于模型的这个特点,开发了物质点和边界元耦合算法并将其应用到正交金属切削模型中,使得物质点模拟发生严重变形的区域,而边界元法模拟远离加工表面的弹性区域。数值算例运用耦合算法对钛合金(Ti6A14V)进行了不同速度下的切削模拟,模拟结果与实验结果进行了对比,并对不同速度下的切屑形态、切削力以及切削温度进行了分析。