苗 勇，李 迎

(南京理工大学机械工程学院，南京 210094)

0 引言

随着微型化构件的应用越来越多，微切削加工技术受到了广泛的关注。金属切削过程是热、力耦合作用的高度非线性问题。微切削除具有常规切削的一般特点以外，还有自身的特点。用传统的试验方法研究微切削十分困难，因为当加工精度达到微米、亚微米甚至纳米级时，必须借助于高分辨率的仪器和检测设备进行观察和分析。运用计算机技术进行理论分析和模拟，成为微观尺度切削加工研究的重要手段之一。

计算机模拟仿真方法是20世纪以来除理论模型和试验分析之外的第三种科学研究手段方法。用计算机仿真技术研究微切削可以成为试验研究的有效补充，目前用于微切削的仿真模型主要有有限元模型、分子动力学模型和多尺度模型三类。

1 有限元模型

有限元仿真方法已经广泛应用于宏观切削中，随着微切削研究的不断深入，有限元方法对微切削的研究不断发展。目前的研究主要集中在刀尖圆弧半径效应、应变梯度效应、材料特性、切屑成形和摩擦特性。

1.1 刀尖圆弧半径效应

Moriwaki等人［1］基于刚塑性有限元(RPFEM)理论建立了铜的微正交切削有限元模型。认为随着刀尖圆弧半径与未变形切削厚度的比值不断减小，切削比能增加;而当刀具圆弧半径与未变形切削厚度的比值不断增加时，应力分布区域有所扩展。Schulze等人［2］对微切削表面残余应力状态进行了研究。指出刀尖圆弧半径越大，包括塑性变形在内的等应力场的影响区域就越大，由此产生的拉伸残余应力的渗透层越深。……