生物非光滑耐磨体表磨损行为的多尺度模拟及仿生优化

本项目基于典型生物非光滑耐磨体表形貌，将致力于建立生物非光滑体表磨损行为的离散元与有限元耦合时空多尺度计算系统并进行数值模拟，通过与生物体表磨损实验对照，从宏细观尺度建立生物非光滑体表与磨料作用的力学和动力学模型，定性和定量给出生物非光滑体表的耐磨机制以及表面形态参数对体表下层基体力学响应的影响规律，并进行耐磨结构仿生优化。该项目是将跨宏细观层次多尺度数值计算方法应用于生物非光滑体表磨损行为和耐磨机制研究及仿生优化设计的全新尝试，国内外尚未深入开展这一工作。由于这种方法不仅从磨损过程细观非均匀演化分析生物非光滑体表的磨损行为和耐磨机制，同时研究体表下层基体的宏观动态力学响应，并据此进行仿生优化，因此它的研究对耐磨仿生部件的整体设计（包括表面和基体）提供了重要的理论依据，对工程仿生学的深入研究具有重要的科学意义。