随着科学技术的发展,超精密加工技术的研究逐渐引起了人们日益广泛的关注。基于超精密加工机床或者扫描探针显微技术的实验研究费用昂贵而且非常耗时,因而有必要采用新的研究手段实现对超精密加工技术微观机理的研究。计算机模拟技术,经过多年的发展已经有了成熟的理论基础; 随着超线程技术、流水线技术以及基于网络的分布式计算技术的推广,计算机硬件的计算性能也有了很大提高。综上所述,本文采用计算机仿真方法对材料去除过程的微观机理以及物体的挤压接触行为进行了模拟研究。在金属加工工艺中,毛刺的形式与工件的脆/塑性密切相关,加工脆性材料时,在切出端会造成材料的突然崩碎,对刀具造成一定的冲击,降低刀具的寿命。迄今为止的超精密加工模拟研究中,都假定材料为内部没有任何缺陷的理想晶体,这与实际情况差别较大。为此,作者进行了缺陷(空穴)材料的模拟研究,从仿真结果中可以看出,加工理想晶体时的切削力比加工缺陷材料的切削力高出一个数量级,这说明缺陷的存在降低了工件材料的强度,也减小了切削功率消耗。在超精密加工中,切削过程仅仅发生在刀尖局部微观区域,刀具的磨损规律必然与宏观条件下有很大不同。作者为此构建了刀具为弹塑性体的第二代分子动力学模型,并对纳米加工中刀具的扩散磨损进行了仿真,从模拟结果中看出切削深度对刀具的扩散磨损影响较大,而晶体材料的各向异性对扩散磨损影响很小,这说明扩散过程是一种化学过程,主要取决于材料之间的化学亲合性。金属切削工艺是一种隐含着微观和宏观之间耦合作用的过程,微观局部原子间化学键的断裂将会最终导致材料的宏观去除。作者引用近年来出现的多尺度仿真技术构建了基于参数传递的超精密切削微米/纳米尺度模型,在微米尺度采用宏观连续力学的有限元方法,在刀尖的局部区域采用分子动力学方法,并进行了模拟计算,取得了较好的效果。