硬脆材料具有硬度高、脆性大、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良特性,广泛应用于航空航天、光学、半导体、能源、机械以及军事等领域。在其广泛应用的同时,越发苛刻的加工精度和表面质量要求促进了相应精密超精密加工技术的飞速发展,研磨亚表面损伤也逐渐成为研究的焦点。本文基于固结磨料研抛技术,研究了对硬脆材料(镁铝尖晶石和石英玻璃)研磨亚表面损伤的预测方法,探索离散元法对研磨过程中亚表面损伤预测的可行性。将损伤情况的事后检测转化为先前预测,为后续抛光工艺参数的制定提供参考与指导。论文开展的主要研究内容如下:(1)基于离散元法,分析了两种硬脆材料颗粒模型中微观性能参数对其宏观力学性能的影响,并确认材料的力学性能参数;利用二维、三维的单周压缩、巴西拉伸及断裂韧性试验对材料颗粒模型的力学性能进行校核修正,保证材料颗粒模型与实际材料间的力学性能相匹配;最终,分别建立了两种硬脆材料相对应的离散元颗粒模型。(2)基于固结磨料研磨特征,建立单颗磨粒最大切入深度的数学模型,将研磨过程转化为单颗磨粒在固定切深下的微切削运动;基于已建立的材料颗粒模型,运用离散元法模拟单颗磨粒的微切削过程,获得了相应的微裂纹深度、类型以及其拓展延伸情况。(3)基于两种硬脆材料的三维材料颗粒模型,进行不同切入深度下单颗磨粒曲线轨迹微切削过程的模拟,弥补了二维模拟中磨粒直线运动的不足,提高了预测的精度;其次,研究了两种磨粒粒径(17μm和5μm)的多刃曲线微切削过程,预测了研磨条件下的亚表面损伤深度。(4)基于单因素实验法,开展了镁铝尖晶石和石英玻璃的粗研-精研-粗抛实验,并运用角度抛光法检测获得两种材料加工后的亚表面损伤情况(包含了损伤形式和深度)。同时,将离散元模拟结果与实验检测结果进行对比分析,验证了离散元法预测的有效性。