颗粒增强铜基复合材料制动闸片是我国高速列车用闸片的主要类型。该类闸片采用粉末冶金法制备,经过压制、烧结及整形等工序后,通过磨削加工修整以达到产品所需的尺寸及表面完整性要求。由于颗粒相随机分布在铜基体中,且两者的特性截然不同,导致其磨削加工表面缺陷较为严重,加工机理也更为复杂。本文采用仿真与试验相结合的方法研究颗粒增强铜基制动材料的磨削机理,具体研究工作如下:采用有限元法与光滑粒子流体动力学法的耦合方法建立颗粒增强铜基制动材料的仿真分析模型。采用随机切分实体的方法建立颗粒相有限元模型,并将其随机分布到采用光滑粒子描述的铜基体内,两者之间通过定义固连接触实现耦合,并对耦合方式的准确性进行验证,结果表明:有限元网格与SPH粒子之间能够实现有效准确的耦合。通过单颗磨粒切削仿真,研究颗粒增强铜基制动材料的切削变形过程和切屑形态,分析切削参数、颗粒相含量、润滑相对切削力、切削热的影响规律。研究表明:颗粒增强铜基制动材料的切削变形是由铜基体的塑性变形、颗粒相的移动及润滑相的破碎共同完成的;切削深度和颗粒含量的增大都会导致切削力的增大,切削速度增大切削力减小;切削速度和颗粒含量增加,切削温度增高,而切削深度对切削热的影响较小;大粒度的润滑相导致切削力瞬间降低且使切削温度有所降低。在MM7125型平面磨床上搭建单颗金刚石磨粒切削颗粒增强铜基制动材料试验平台,测量不同切削深度下的切削力,并采用显微镜、扫描电镜和轮廓仪观察测量划痕表面形貌及缺陷特征。研究表明:随着切削深度的增加,切削力增大;划痕表面形貌由铜基体的塑性变形、石墨相的破碎以及颗粒相的脱落、破碎形成,其中石墨相与颗粒相的破碎是造成划痕表面缺陷的主要原因。本文的结论对于揭示颗粒增强铜基制动材料闸片磨削加工表面的形成机理具有重要的指导意义,为充分发挥制动闸片的性能提供理论依据和技术支持。