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目前,随着微结构表面光学元件的应用越来越广泛,对光学元件表面的质量要求及需求也日益提高。实现微结构表面光学元件的大批量生产的最佳途径是将超精密加工技术和复制加工技术相结合,利用超精密加工技术加工用于复制的微结构模具。因此微结构模具的表面与亚表面质量,会直接影响到光学元件的性能,而对难加工的超硬模具,目前最好的方法是应用超精密磨削方法在塑性域进行加工。微结构模具超精密磨削中产生的复杂应力场及表层亚表层损伤都对其表面完整性有极其重要的影响,因此对这两个方面的研究具有重要的意义。本文对碳化硅（SiC）氮化硅（Si3N4）及碳化钨（WC）三种超硬材料的V形槽结构磨削进行研究,利用ABAQUS有限元分析软件对V形槽结构磨削机械残余应力进行仿真;进行V形槽结构磨削实验,并利用磁流变抛光对磨削的V形槽结构进行无损抛光后观察表层亚表层损伤。本文以V形槽结构磨削加工应力仿真及实验研究为目标,在以下几方面展开研究。（1）对SiC、Si3N4及WC三种超硬材料建模应用新的方法,即通过压痕实验获得材料的弹性、塑性及脆性基本性能,并根据载荷-深度曲线利用量纲分析法得到三种超硬材料的应力-应变公式,建立了材料本构模型;（2）对SiC、Si3N4及WC三种材料进行了V形槽结构磨削加工实验,基于回归分析法结合磨削力实验值及经验公式,建立了近似实际磨削加工条件的V形槽结构磨削加工磨削力模型;（3）建立了V形槽结构磨削加工有限元仿真模型,通过加载移动法向均布面载荷进行弹塑性分析,研究了机械残余应力的形成过程。对仿真结果分析总结得出了SiC、Si3N4及WC三种材料V形槽结构磨削加工残余应力的分布规律,以及磨削用量对残余应力大小的影响规律;（4）最后,对SiC和Si3N4两种材料进行V形槽结构磨削实验,验证了磨削力模型的正确性。同时,采用磁流变抛光法对V形槽结构进行无损伤抛光,并利用扫描电镜对磨削表面和不等深度抛光后的亚表面区域的V形槽顶部尖角、侧面及槽底进行观测,分析总结出SiC和Si3N4两种材料V形槽结构磨削表层亚表层损伤沿深度方向变化的形态、分布规律及成因。