利用断裂设计使材料分离主要是通过给材料添加人为制造缺陷,并对其施加不同形式的荷载来实现,使材料分离过程快速且消耗能量较少。在机械加工行业,棒材作为加工原材料应用尤其广泛。运用断裂设计的理论在机械加工中指导棒材的下料工序,与传统机械行业下料方法相比较,这种下料方法具有加工效率高、消耗能量少、节约原材料和减少对刀具的磨损、尤其适合强度较高的原材料等优点。基于此,本文以金属棒材为研究对象,从试验和数值模拟两个方面对棒材下料过程中破坏机理和主要参数的选取进行分析研究,主要工作如下:（1）本文先从工厂下料过程中影响棒材断裂的因素出发,通过试验讨论棒材V型槽口尺寸参数即开口角度、根角半径、开槽深度对动态加载过程断裂的影响。（2）对比分析三种尺寸参数获得试验结果,根角半径对冲击力虽有影响,但是影响有限;开口角度对冲击力改变基本无影响;开槽深度对冲击力的影响最大。通过对试件断口的分析可知,试件的断裂面均发生根角区域内;试件的断裂是正应力和剪应力共同作用导致,断口面平整、光滑的试件上剪应力作用较强,正应力作用较弱;而在断口面粗糙、出现阶梯断层或撕裂棱的试件上剪应力作用减弱,正应力作用效果增强。（3）对试验过程进行数值模拟分析,证明试验获取的冲击力-时间曲线二次波峰产生的原因是由于锤头底面和试件接触面不平行,导致试验过程试件受不对称荷载加载造成。此外,由数值模拟与试验结果对比基本一致,验证了数值模拟模型选取合理,数值模拟结果准确和可靠。对数值模拟试件断口三个取点区域的正应力、剪应力变化进行分析,解释了在试验获得的扫描电镜图上三个区域剪切效果不同的原因是由于剪应力和正应力的竞争机制导致,且在C1区域为拉剪破坏,C2区域为纯剪切破坏而C3区域为压剪破坏。（4）基于数值模拟分析方法,对工厂棒材下料过程主要参数的选取进行讨论,综合考虑认为V型槽口尺寸参数选择开口角度θ=30°、根角半径R=0.25mm、相对开槽深度h=0.4最具合理性。基于优化选取的V型槽试件起始裂纹出现在垂直于加载方向的最前端和最后端,且为纯剪切破坏。基于优化选取的最合理的V型槽参数,认为M ₃₀=30Kg的锤头较其他质量的锤头在工厂下料过程更具优势。随着高新科技的快速发展,在机械加工行业下料工序需要处理大量的原材料,下料的效率与消耗直接关系到生产进程与产品加工成本,因此运用此种断裂设计下料的方法有着广阔的应用前景。本文针对断裂设计下料方法的一些关键性问题做了分析研究,从定量的角度给出了较为合理的关键工艺参数,为实际的应用提供了指导与借鉴的作用。