航空发动机在服役过程中,涡轮部件会吸入空气中的悬浮颗粒物,颗粒物在高温高压燃气的冲蚀作用下会在涡轮叶片表面烧结硬脆性的垢质。积垢会增加涡轮叶片的表面粗糙度,进而影响涡轮的空气动力学性能和热力学稳定性,严重时会危及飞行安全。打磨除垢可以去除涡轮叶片表面沉积和烧结的硬脆性垢质,恢复发动机的气动性能。在涡轮叶片打磨除垢过程中,磨头表面的每一颗磨粒都与积垢叶片相互作用以完成垢质的微观打磨去除,因此研究单颗磨粒打磨除垢对认识复杂打磨机理具有重要意义。本文以普惠PW4084第一级高压涡轮转子积垢叶片为研究对象,基于JH-2硬脆性材料本构模型开展叶片单颗金刚石磨粒打磨除垢有限元仿真研究,分析垢质材料的磨屑去除、磨痕形貌、应力动态变化、打磨力变化等现象,研究不同打磨参数对磨痕特征和打磨力的影响。通过叶片单颗磨粒打磨除垢实验验证仿真结果,进一步探究叶片打磨除垢过程中垢质材料的去除机理和损伤机理。本文主要研究内容如下:（1）基于垢质材料力学性能和打磨除垢工艺特点,对打磨除垢磨粒几何形状进行分析和简化。采用球顶圆锥体模拟金刚石磨粒,建立适用于单颗磨粒打磨除垢的物理运动模型,获得单颗磨粒在打磨除垢弧区的有效接触弧长,建立单颗磨粒打磨力理论模型。（2）通过扫描电子显微镜观察垢质形貌并测量垢质层厚度,同时利用能谱仪测定垢质材料的元素质量分数与化合物占比。采用摩擦磨损试验机对积垢叶片分别进行划痕实验和摩擦磨损实验,以测定垢质结合强度和垢质摩擦因数。通过理论分析确定垢质材料JH-2本构模型的状态方程常量、强度常量、损伤常量等参数。（3）结合打磨力理论模型和垢质材料JH-2本构模型,建立叶片单颗磨粒打磨除垢仿真模型。进行不同打磨速度、打磨深度、磨粒负前角的叶片单颗磨粒打磨除垢有限元仿真,研究不同打磨参数对打磨除垢磨屑形态、应力应变场以及打磨力的影响。（4）根据叶片单颗磨粒打磨除垢有限元仿真的模拟结果,设计单颗金刚石磨粒打磨装置,在五轴数控加工中心上进行叶片单颗磨粒打磨除垢实验。进一步分析磨痕形貌特征和打磨力变化规律,并验证叶片打磨除垢有限元仿真结果的正确性。