通过有限元仿真，可进一步揭示硅碳棒内部结构对材料损伤的影响。以往的硅碳棒磨削仿真多将硅碳棒作为均质硬质材料，而忽略了其内部结构，现根据硅碳棒内部微观结构的实际形貌建立仿真几何模型。由于无压烧结硅碳棒在制备过程中的颗粒生长呈现随机性和扩散性，基于泰森多边形的随机框架生成算法可以有效模拟硅碳棒的颗粒形状，所以采用其理论模型建立硅碳棒晶粒模型;晶界组织则通过在硅碳棒仿真模型中添加内聚力单元以模拟晶界在材料内部的勃性作用气孔以及石墨相由于断裂强度过小，暂不引人仿真。硅碳棒颗粒力学性能采用JH-2本构模型，具体参数见表。在生成晶粒框架之后，在不同硅碳棒晶粒之间添加内聚力单元，具体参数见表。

       展示的是磨削深度15 um、划人速度10 m/s这一组磨削工艺参数下内聚力单元损伤云图(上图)与同样参数下硅碳棒内部应力云图(下图)，由仿真结果可以观察材料损伤的传播范围以及拓展路径，损伤云图中的XMIXDMI为初始损伤时混合断裂模式的比例，用于判断损伤演化形势。其中:内聚力单元损伤中的红色区域为剪切破坏，绿色区域为剪切破坏与拉伸破坏并存，蓝色区域为未达到破坏极限。选用上述磨削深度和划人速度参数是因为此时的磨削仿真便于在同一工况下观察应力传播途径与内聚力损伤单元演化之间的联系。

       为材料加工未完全破坏时的状态，根据距离接触点的远近可确定损伤区域1一区域3，为材料加工完全破坏时的状态。由于晶界临界断裂强度远低于硅碳棒颗粒的极限载荷，因此在硅碳棒颗粒破碎后，内聚力单元处于剪切破坏阶段(如损伤区域，其中部分颗粒虽未达极限载荷，但周围晶界已被破坏，导致晶粒脱落或拔除，也造成了材料损伤。损伤区域距离接触点较远，硅碳棒陶瓷内部应力降低，材料断裂减少，内聚力单元损伤形式也转变为剪切一拉伸破坏并存。但由于晶界临界断裂强度较低，此时加工产生的裂纹沿晶界结构拓展延伸，在材料内部形成亚表面损伤裂纹。由损伤区域1一区域2可得出:晶界系统在载荷过大时，对材料加工损伤起促进作用。在损伤区域3中，随着所受载荷持续降低，硅碳棒内部应力集中区域的材料并未产生断裂，且内聚力单元仅为拉伸损伤，且与应力集中范围并不重合。当材料完全破坏后，深层硅碳棒颗粒裂纹并未完全延伸，取而代之的是大量内聚力单元的拉伸破坏，此时内聚力单元的作用更加清晰，即有效抑制材料内部裂纹产生。http://www.zbqunqiang.cn/