金属砂轮基体因基体密度较大，在高速旋转时会产生较大的离心力，导致砂轮基体应力较高，会产生砂轮基体芯部应力达到极值而接近金属失效时的应力情况，因此有必要研究砂轮基体高速旋转时产生的应力分布。砂轮基体旋转应力可用经典弹性力学理论进行计算，磨削理论也明确解释了砂轮基体高速旋转时的应力分布情况mz66。对大直径(直径可达1,200 mm)砂轮基体的应力分布做了系统分析，认为采用小孔径的砂轮基体可以弥补砂轮基体强度的不足。对砂轮基体的应力进行了分析，发现采用砂轮基体芯部补强的结构设计可以避免其芯部产生较大的环向应力，从而提高砂轮基体的使用转速。
以上研究都是基于砂轮基体等厚度条件下的应力分析，如果砂轮基体厚度随砂轮基体径向长度变化，即砂轮基体不呈现规则的圆柱形状，而呈现内厚外薄或外厚内薄的不均匀厚度形状，那么砂轮基体的应力分布将完全不同。对不同砂轮基体截面的应力分布进行了分析，结果表明砂轮基体可通过芯部增厚而产生较为均匀的应力分布。采用不同的研究方法也得出相似的砂轮基体截面优化结果。优化结果表明:要使砂轮基体应力分布均匀，砂轮基体截面应类似双曲线。这些研究表明砂轮基体的结构参数可以改变砂轮基体的应力分布，从而弥补其材料强度上的不足。