Механизм съема припуска при взаимодействии элементов системы «СТМ-зерно-связка» изучался при нагружении силой шлифования либо величиной поперечной подачи, обеспечивающей по данным эксперимента изменение состояния СТМ в зоне шлифования от упругого деформирования до разрушения. Характер нагружения принят статическим, однако, величина его рассчитывалась с учетом динамического характера взаимодействия и корректировалась по экспериментальным данным.
Приближенно оценить силу взаимодействия можно, воспользовавшись теорией соударения шаров, изложенной в [53].
Основной гипотезой этой теории является предположение о том, что свойства и размеры соударяющихся тел различаются не слишком сильно. Для таких тел время соударения очень велико по сравнению с периодом низшей формы их колебаний.
В данном случае одно из тел (СТМ) можно представить как шар бесконечно больших радиуса и массы. В этом случае период низшей формы колебаний становится очень большим, стремясь к бесконечности. Однако и в этом случае экспериментально определённая продолжительность соударения достаточно хорошо согласуется с результатами указанной теории [213].
Для случая, когда условный радиус округления зерна R2 = 100 мкм, скорость круга V = 30 м/с, модули упругости зерен и СТМ Е = 800 ГПа, коэффициент Пуассона v = 0.1, масса зерна m2 = 0.1 г получаем Pmax = 0.28 Н. По данной методике рассчитывалась величина силового нагружения системы «СТМ — зерно — связка» и корректировалась по результатам экспериментального определения сил резания и коэффициента шлифования при обработке различных марок СТМ.
Варьировалось направление действия результирующей силы шлифования по отношению к обрабатываемой поверхности от нормали (тангенциальная составляющая силы резания Pz = 0, разрушение материала происходит только под воздействием нормальной составляющей Py) до направления,
обусловленного соотношением сил Pz / Py = 0.1^0.4, что по данным экспериментов характерно для обработки сверхтвердых материалов.
В результате расчетов были получены значения перемещений в узлах и напряжений в элементах сетки. Для получения более полной картины 3D НДС наиболее нагруженной зоны контакта шаг сетки был уменьшен до 0.0005 мм по мере приближения к зоне контакта. При исследовании взаимодействия зерна с поликристаллом рассматриваются модели, в которых связка, зерно и поликристалл полагаются упругими сплошными телами.
Связка и поликристалл представляются в виде призматических фрагментов с размерами соответственно 2x2x3 мм и 1x1x2 мм, а зерно — в виде октаэдра с размерами 200x150x150 мкм, что позволяет достаточно точно моделировать деформирование фрагментов модели с учетом удаленности зон.
В качестве возможных вариантов ориентации зерна относительно поликристалла рассматриваются три: контакт зерна с поликристаллом по вершине зерна, ребру и плоскости. При изучении совместной работы зерен рассматривались различные вариации соотношений их количества по-разному ориентированных к зоне контакта.
Далее рассмотрено деформирование модели при этих ориентациях зерна и влияние упругих характеристик элементов модели на ее НДС.