随着高性能制造在航空航天和能源等工业领域的快速发展和广泛应用,切削加工对机械零部件服役性能的影响逐渐被高校和企业所重视。加工后形成的残余应力对机械零部件的几何形状、尺寸精度、抗疲劳和抗腐蚀等性能有着深远的影响,其主要研究难点在于它的形成机理非常复杂,而通过实验测试的方法费时费力,难以建立快速准确的残余应力预测模型并且都有一定的局限性。此外,对残余应力的建模工作主要围绕着稳态切削进行,针对动态加工工艺的残余应力预测模型鲜有报道。本文针对上述难点,围绕直角切削残余应力的建模开展相关研究,从残余应力的形成机理出发,为提高有限元方法的计算效率并保证一定的预测精度,针对直角切削工艺提出了一种新的残余应力实验-数值混合建模方法,具体的研究内容如下:（1）根据残余应力的形成机理,使用Deform建立铝合金直角切削有限元模型,开展了大量的仿真实验,通过切削应力场和温度场的仿真结果分析了影响残余应力形成的切削力热载荷,总结出影响加工残余应力的力热载荷分布在第一变形区和第三变形区,确定了对应切削区域的力热载荷分布形式。（2）针对特定分布形式的力热载荷,提出了量化直角切削过程中等效力热载荷的解析建模方法。通过开展直角切削实验获取量化等效力热载荷的切削力、切屑厚度、摩擦系数和后刀面有效接触长度等关键参数,为量化等效载荷提供数据基础。（3）建立了考虑第一和第三变形区力热载荷的直角切削残余应力预报模型,采用实验方法和有限元结合的混合建模思路,将移动等效载荷加载至剪切带和刀具工件的接触面上,结合生死单元技术实现材料去除。最后使用该模型分析不同切削参数和刀具前角对残余应力的影响规律。（4）建立了动态切削残余应力预报模型,搭建了刀具进给方向主动振动的切削实验平台,其中包括动态切深、动态切厚、动态切削力等关键参数测量模块,用于获取关键参数以量化等效载荷,最后进行残余应力的预报和实验测试,验证混合模型在动态直角切削条件下的有效性,同时说明动态效应对残余应力状态的影响。