切削加工与钢管热膨胀都为工业行业中的经典问题。切削加工是利用刀具从工件毛坯上切去多余金属,使工件达到规定的几何形状,尺寸精度和表面质量的机械加工方法。在切削过程中,为了提高其生产效率和加工质量,需要对切削机理、切削加工和切屑形成进行研究。钢管热膨胀是把小口径钢管加工成大口径钢管的一种加工方式。热膨胀钢管的性能不如热轧钢管,本文通过对其热膨胀原理的研究,得出温度对热膨胀的影响。现阶段,运用数值模拟进行研究是省时省力的方法。本文利用相关有限元软件对切削加工和金属热膨胀进行仿真,将有限元软件作为模拟金属切削与热膨胀过程的主体工具。首先,在了解有限元及其基本思想的基础上,对金属塑性过程进行有限元分析,介绍了材料模型,接触摩擦模型,磨损模型,网格重划分方法等。详细介绍了DEFORM-3D有限元软件的各种功能,其广泛应用于：锻造、机加工、轧制、挤压、冷镦、拉深、开坯、压塑、镦锻。其次,详细介绍了金属塑性变形有限元与变分法原理,包括有限变形的应变度量和应力度量,静力平衡微分方程和应力边界条件,有限应变弹塑性有限元分析,刚粘塑性有限元法的基本原理。对于金属切削,介绍了切削分离准则,刀-屑表面接触处理的方法,对于切削及热膨胀时网格的畸变,给出了重划标准。最后,运用有限元软件的前处理模块中模拟了三维金属切削过程,得到了切削过程中切屑的形成过程、应力应变分布、切削力数据以及温度场分布等,克服了有限元软件只能自动生成刀具的缺陷,实现了在此有限元软件中调用自定义刀具。并且模拟了钢管的热膨胀过程,将常温与高温时的热膨胀作比较,得出更适合热膨胀的温度条件。