断续切削筒节材料过程中硬质合金刀具粘结破损严重,经研究表明前刀面接触区产生的高温高压引起刀屑元素发生相互扩散,在硬质合金刀具前刀面产生变质层,刀具和切屑因变质层形成牢固的连接,因此这层材料称为粘焊层。粘焊层内部孔洞、裂纹等缺陷容易导致硬质合金刀具前刀面发生粘结破损,针对粘焊层内部微观缺陷问题,建立硬质合金刀具前刀面三维微观模型,将微观组织和宏观性能相联系,为揭示刀具粘结破损的本质原因,提高刀具使用寿命提供理论依据。本文在国家自然科学基金(基金编号51575146)“重型切削中硬质合金刀具前刀面粘焊层损伤机理研究”的支持下,利用ABAQUS仿真软件对硬质合金刀具前刀面进行三维微观建模仿真,预测材料性能参数,分析材料裂纹扩展行为。本文从以下几方面进行研究。首先,通过分析二值化处理的发生粘焊的硬质合金刀具扫描电镜二维微观结构图,应用Image J软件统计其微观结构参数,以此参数结合MATLAB软件生成符合要求平均颗粒大小的WC(碳化钨)颗粒,将所得颗粒结合Python导入到ABAQUS软件中进行建模并插入Co相,建立与实际硬质合金刀具前刀面微观结构相近的模型。其次,为了更好地反映材料的宏观性能,对所建立的硬质合金刀具微观结构进行分析,选取合适的代表性体积单元(RVE),进一步对模型进行模拟仿真,预测其弹性模量、泊松比和表面硬度。再次,通过在先前建立的硬质合金刀具前刀面微观模型中嵌入内聚力单元(cohesive单元)建立硬质合金的裂纹扩展模型,对裂纹扩展行为进行模拟仿真,研究晶间结合力对裂纹扩展路径的影响。最后,通过分析硬质合金刀具前刀面粘焊层受力情况,结合实际切削中刀具前刀面微细裂纹的产生,研究了无初始裂纹,预制初始裂纹,多裂纹状态下粘焊层的裂纹扩展行为,综合分析裂纹对拉伸强度的影响,为此后粘焊层剥离研究奠定基础。