第十五届全国表面工程青年学术会议

螺旋绕丝燃料棒中的微动磨损问题是制约高温气冷堆安全性与可靠性的关键瓶颈。在高速气体冲刷下，绕丝与燃料包壳间呈非对称复杂几何接触界面，加之摩擦副材料相同，使得在关注燃料包壳磨损行为的同时，绕丝自身的磨损演化亦不容忽视，需系统研究摩擦副双边的协同磨损机制。本文提出一种创新的有限元仿真方法，建立能够同时表征接触界面双侧材料损失的数值模型，以深入揭示微动磨损的多尺度行为特征。基于经典Archard磨损理论，通过开发UMESHMOTION用户子程序实现磨损过程的动态模拟。采用不同振幅条件下高温惰性气氛中的切向微动磨损试验数据，对数值模型进行多维度的标定与验证。通过综合对比磨损形貌特征、横截面轮廓三维重构、切向力-位移滞回曲线以及剪应力与接触压力比值的演化规律，系统分析了动态磨损过程中的能量耗散机制与界面响应特性，并对磨损体积随循环周次的累积规律与演化趋势进行了量化研究。结果表明，相较于传统单侧磨损模型，双侧磨损模型的仿真精度显著提升，与实验数据的吻合度明显更优，从而为高温气冷堆燃料棒结构的寿命预测与安全评估提供了更为可靠的数值分析工具。

微动磨损, 钼合金, 绕丝燃料棒, 双侧磨损, 有限元