Разработана методика поляризационно-оптического моделирования твердосплавных пластин, имитирующая их структурную неоднородность. Предложены и исследованы математические и физические модели для анализа, деформированного и напряженного состояния в зернах карбидов и кобальтовых прослойках твердосплавных режущих пластин как структурно-неоднородных объектов. Разработаны и программно реализованы алгоритмы расчета статической и динамической прочности твердосплавных режущих пластин. Предложены модели, стенды и методы для поляризационно-оптических исследований в неоднородных структурах, состоящих из упругих зерен и упругопластических прослоек. Приведены математические модели, позволяющие исследовать напряженно-деформированное состояние твердосплавных инструментов как неоднородных структур путем проведения компьютерных экспериментов.