摩擦学和仿生学相关研究和实践表明,表面并非越光滑则越耐磨,具有一定非光滑形态的表面反而往往具有更好的抗磨性能。近年来,表面微造型作为改变机械摩擦性能的可控技术近年来受到国内外学者的广泛重视,微造型表面摩擦磨损性能的试验研究以及数值分析日益成为研究的热点。本文首先对激光加工的微造型表面的摩擦磨损性能进行了试验研究,用正交试验法分析了干摩擦下,材料、载荷、速度和微造型参数(间距、深度)对摩擦系数的影响,结果表明,面面接触中,各因素对摩擦系数影响由大到小依次载荷、深度、速度和间距;点面接触中,各因素对摩擦系数影响由大到小依次为载荷、深度、间距和速度。在摩擦过程中,凹坑面造型能够使表面摩擦系数很快趋于稳定。凹坑面造型能使表面的接触疲劳强度得到了明显的提高。其次,给出了一种摩擦磨损的数学模型,结合此数学模型分析了表面微造型改变摩擦磨损性能的机理。再次,利用ANSYS建立了摩擦的热力耦合模型,分别在不同接触状态下,从热、应力/应变、压力等角度比较分析了光滑面和微造型面的摩擦学性能,并研究了材料、载荷、速度、摩擦系数和凹坑参数间距、深度这些参数对摩擦性能的影响。结果表明,凹坑造型能减小接触面的应力集中并有助于热量的扩散,而应力集中的减小使接触面的应力场强度减弱,有利于提高表面的疲劳寿命。接着,建立了磨损的有限元分析模型,结合Archard磨损方程,分别模拟了销的磨损和盘的磨损,就光滑面和造微型面的磨损状况作了比较分析,在盘的模拟中,分析了载荷、凹坑间距和深度对磨损的影响,并研究了磨损系数的分布对磨损的影响。结果表明,凹坑间距和深度虽然会影响接触压力的分布,但对磨损深度并没有影响,而磨损系数的分布对磨损有着显著的影响,凹坑造型表面的磨损系数的分布有利于磨损量的减小。最后就试验中磨损轨迹的截面轮廓曲线和模拟中获得的曲线进行了比较,趋势相同,结果相似,从而肯定了数值模拟这一工作的可行性及可靠性。总之,凹坑型表面微造型在干摩擦条件下,可以显著地改变摩擦副表面的摩擦性能。它不仅能提高摩擦系数的稳定性,还能有效的提高接触表面的疲劳寿命,具有很好的研究价值和良好的应用前景。