陶瓷类材料具有硬度高、耐高温、抗腐蚀等优良性能,在机械、航空航天、医疗等领域均有应用,对其需求也日益增强,促使陶瓷材料的加工朝着高质量和高效率的方向发展。然而,作为硬脆性材料的一种,其加工制造较为困难。目前,此类材料主要采用磨削加工。在磨削加工中,砂轮形貌的随机性、工件材料的性质、加工工艺参数的多样性使得加工过程具有复杂性和不确定性。研究这些特性对加工过程及结果的影响有助于深入认识磨削机理,并为改善加工质量和提升加工效率提供理论支撑。本文采用物理实验与离散元数值仿真结合的方法开展磨削加工研究,研究了磨粒特性及砂轮形貌对加工过程的影响。考虑到工件材料缺陷本身的特性,本文在实验的基础上建立了包含椭圆微孔洞缺陷的碳化硅陶瓷离散元模型并进行了单颗磨粒的磨削研究。最后,建立了砂轮模型,进行了不同磨削工艺参数下的磨削仿真与实验。本文围绕上述展开的主要工作如下:(1)采用超景深显微系统对人造金刚石磨粒及陶瓷结合剂磨料块进行了观测,总结出了磨粒的典型形态及磨粒在砂轮外表面的分布特点,为后续的仿真工作中磨粒模型的建立奠定了基础。(2)采用光学显微镜对碳化硅陶瓷材料进行了观察,实验结果显示材料内部的主要缺陷类型为椭圆孔洞缺陷,基于实验结果建立了包含椭圆孔洞缺陷的碳化硅陶瓷离散元模型,研究了压缩作用下试样裂纹扩展模式及力学响应的变化。(3)以前期实验为依托,对金刚石磨粒进行了几何描述,建立了三种典型的单颗磨粒模型及含多孔洞缺陷的工件模型并进行了磨削仿真,发现孔洞缺陷的倾角及长径比对工件的磨削损伤形态及磨削力具有一定程度的影响。(4)对金刚石砂轮进行了几何描述,建立了磨粒均匀分布的砂轮,采用正交法进行了仿真工作,通过极差分析和方差分析的方法研究了磨粒形状、磨粒倾角、磨粒出刃高度与磨削过程的内在关联,并对这些因素影响磨削的程度进行了深入讨论。(5)建立了磨粒形态及分布随机的砂轮离散元模型并进行了磨削仿真,通过与实验对比,研究了磨削工艺参数对工件表面及亚表面损伤的影响。