润滑与密封

作者：郝佳丽，郑清春，张春秋，张曌雄，付蔚华，胡亚辉

单位：天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津医科大学总医院普通外科,,天津医科大学总医院普通外科,,天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室;机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,

关键词：人工髋关节;微织构;流体仿真;减摩性能;油膜承载力

基金：国家自然科学基金项目(11672208；81741141)；天津市医学重点学科（专科）建设项目（TJSYXZDXK015303078101015）；中国交通教育研究会课题（JTZD20-14）；天津理工大学2022年校级研究生科研创新实践项目（YJ2210）

为研究微织构形状对人工髋关节表面摩擦特性的影响，在人工髋关节表面分别设计仿生菱形织构、圆柱形织构和圆环形织构，以雷诺方程为理论研究基础建立流体动压润滑模型，用ANSYS Fluent进行数值模拟，得到微织构表面润滑油膜的平均承载力和摩擦因数，并比较不同织构形状的摩擦学性能。结果表明：在所选织构参数、工况参数范围内，平均承载力随着面积率增大以及滑动速度的提高均呈现上升趋势，在面积率为25%、滑动速度为0.3 m/s时达到最大；摩擦因数随着织构面积率的增大而呈下降趋势，在面积率25%达到最小值，摩擦因数与滑动速度的关系则因织构形状的不同存在一定的差异；研究的3种形状微织构中，仿生菱形织构的摩擦学性能最佳。因此合理选择织构形状可以减少人工髋关节摩擦副表面间的磨损。

来源：2023年第12期

《润滑与密封》期刊编辑部

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