超高分子量聚乙烯胫骨部件的磨损是造成全膝关节置换远期失效的主要原因,假体中股骨和胫骨部件的几何参数是影响膝关节磨损的主要因素之一。基于摩擦功磨损模型对临床中大量使用的捷迈NK-Ⅱ和强生PFC假体分别进行标准步态周期磨损仿真,研究膝关节假体几何结构参数对磨损的影响。结果表明,捷迈NK-Ⅱ假体的体积磨损率显著低于强生PFC假体,其原因是强生PFC假体矢状面形合度相对较大,载荷作用相对集中,而捷迈NK-Ⅱ假体矢状面形合度相对较小,载荷作用相对分散,单个周期内的重叠接触面积相对较小,导致其磨损率偏低;同时捷迈NK-Ⅱ假体冠状面形合度相对较大,导致其平均接触法向应力(接触应力)相对较小,进一步降低了磨损率。

齿轮齿条副是齿轨铁路的关键驱动部件,掌握齿轨车辆运行过程中齿轮齿条副齿面的磨损状况和规律,有利于保证齿轨车辆的平稳安全运行。为此,分析了Strub齿轨形式的齿轮齿条副变安装距传动过程,并对变安装距传动关键参数进行了计算;引入安装距步长和滑移距离步长,将变安装距齿轮齿条副连续传动过程离散化处理,构建了变安装距齿轮齿条副齿面磨损体积和磨损深度数学模型;为了验证数学模型的准确性,进行了齿条磨损试验验证;结合具体实例,分析了不同参数对齿面磨损的影响,得到了影响齿面磨损量的关键因子及其影响规律。结果表明,齿面磨损深度实测值与所建模型理论值变化规律一致,验证了磨损数学模型的准确性。研究发现,齿条齿顶处磨损最为严重,选用变位系数较大的齿轮有利于减小齿条齿面磨损量。

为探究大颗粒粒径对全断面竖井掘进机上出渣泵过流部件磨损特性的影响,基于SST双方程混合湍流模型、Finnie塑性冲蚀磨损模型对其进行数值模拟,获得了全断面竖井掘进机出渣泵过流部件的冲蚀磨损形态,分析不同颗粒粒径对叶片磨损程度的影响。模拟结果表明:磨损最严重区域在叶片吸力面;定量预测出叶片磨损强度随不同初始条件的变化规律;随颗粒粒径增大,颗粒与吸力面的碰撞几率降低,叶片吸力面磨损区域显著减小,磨损位置受颗粒粒径的影响明显,而后盖板的磨损面积几乎不变;全断面竖井掘进机上出渣系统在输送最大粒径超过100%的固相颗粒时,仍具有良好的可靠性和稳定性。大颗粒粒径仅对吸力面磨损程度影响显著,对后盖板影响不明显。

为了研究渣浆泵前腔密封结构对其密封面磨损特性的影响,以ESH型旋流器给料泵为研究对象,选择4种常用的前腔密封结构,在工况以及叶轮和蜗壳的水力参数均相同的前提下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX和磨损模型对泵内固液两相流进行数值模拟,并通过试验进行验证.研究结果表明:采用角式小间隙密封结构,密封面上固相浓度最低,固相的速度分布最均匀,密封面的失重量最小,抗磨损效果最好,其次为平面小间隙密封结构、角式大间隙密封结构,而平面大间隙密封结构的抗磨损性能最差;定义了磨损函数,且密封面上磨损函数值的分布与试验结果吻合较好.研究结果可为渣浆泵的抗磨损设计提供一定的理论依据.

针对钢球缺陷检测过程中，镜面钢球打滑导致展开轮磨损这一问题，结合试验与有限元的方法，得到适合于展开轮的材料与微结构。首先，应用激光微造型技术在不同材料表面加工圆形凹坑微结构，采用单因素法在M-2000多功能磨擦磨损试验机上进行滚滑复合干摩擦试验；结合试验工况建立基于Archard理论的微结构磨损模型；最后通过仿真技术模拟试验优选的材料在不同微结构表面的磨损性能，进而对微结构进行优选。结果表明：在滚滑复合干摩擦工况下，圆形凹坑微结构可以改善不同材料的摩擦磨损性能；利用磨损模型计算磨损系数能够应用于有限元中用以分析实际工况的磨损特性；优选出T10A和45钢在三角形和菱形微结构表面下具有较好的耐磨性能。为轮系结构耐磨材料及微结构表面的选取提供理论参考。

针对滚动直线导轨副的精度保持性问题,对其在受垂直载荷条件下的磨损过程进行建模和仿真分析。基于Hertz接触理论建立滚动直线导轨副的接触变形,考虑受垂直载荷后上排滚珠和下排滚珠接触角的变化情况。由滚动直线导轨副的磨损机理可知粘着磨损和磨粒磨损在磨合阶段和稳定磨损阶段占据主导,运用Archard磨损理论和显微切削磨损理论分析了滚动直线导轨副的磨损过程,考虑在磨损过程中预紧力随着跑合距离的增加而逐渐变小,滚珠的接触角发生变化的情况,在此基础上建立了滑块垂直位移的磨损计算模型。选取国内滚动直线导轨副进行精度保持性对比试验,试验结果与仿真结果进行对比分析,验证了模型的正确性,进一步探究了磨损与精度之间的关系。