随着科技的不断发展,很多高端领域对于材料的性能和加工质量的要求越来越高。石英玻璃由于其优异的性能,所以在光学领域的应用非常的广泛。例如,高精尖的设备很多都会用到石英玻璃材料,而且对于石英玻璃的加工质量有着极为严格的要求。因为石英玻璃的脆硬性以及加工条件的限制,在加工石英玻璃的过程中容易出现严重的表面及亚表面损伤,如裂纹等。目前,很多领域对于石英玻璃表面质量的要求都达到了纳米级,而实验条件对于纳米级加工的加工机理的研究存在很大的困难。所以,仿真的方法为石英玻璃的纳米级研究提供了一种可能性。在众多的机械仿真方法里,分子动力学(MD)仿真有着诸多的优势。本文就是采用分子动力学的仿真方法对石英玻璃的加工机理进行研究,辅以纳米压划痕的实验研究。通过研究不同深径比对石英玻璃加工的影响,首先建立石英玻璃模型,测试模型的正确性。采用划痕仿真研究深径比对石英玻璃加工中切屑、弹性回复、温度和磨削力的影响。当刀具半径一定时,随着深径比(h/r)的增大,切屑逐渐增大,系统温度和磨削力也增大。相同的磨削深度条件下,h/r越小,刀具半径越大,越不容易产生切屑;在同样的h/r条件下,刀具半径越大,磨削深度越大,越容易产生切屑。对石英玻璃进行多次磨削加工,分别进行无进给磨削以及有进给磨削。主要对石英玻璃加工表面的表面形貌、损伤层厚度、表层密度以及硬度进行研究。多次的无进给磨削显示,表面损伤层厚度先减小后增大,最终趋向于稳定。经过多次加工后,石英玻璃表面密度增大了10.7%到22.7%。一次无进给磨削和二次进给磨削的平均密度较低,且二次磨削加工后的表面损伤层较为均匀。此外,硬度的变化趋势与损伤层密度的变化规律相一致。最后,采用压痕仪对石英玻璃进行纳米压划痕试验,对划痕后的表面形貌、作用力以及摩擦系数等进行分析。划痕结果显示,在不同深度的划痕过程中并没有出现材料堆积现象。随着划痕深度的不断增加,划痕过程中正向力也是不断增加的。石英玻璃的划痕过程主要是塑性变形,正向力和切向力较为稳定,摩擦系数平稳,划痕过程波动较小。同一位置多次划痕,同样不会出现材料堆积的现象,而且划痕过程稳定。