关节置换为关节病变类疾病提供新的治疗方法。和天然关节相比,人工关节不具有自润滑功能,因润滑不足导致关节面磨损引发的关节失效问题依然突出。因此对人工关节耐磨性的研究具有重要意义。微织构自提出以来一直被应用于减磨领域,微织构不仅可以改变摩擦界面的接触类型,还可以改变摩擦界面的润湿性,增大润滑液在固体表面的黏附力。本文将微织构应用于人工关节,从数值仿真和试验两方面研究织构参数对人工关节减磨性的影响,主要工作总结如下:(1)基于雷诺方程建立仿生微织构的流体动压润滑理论模型,运用Matlab编程求解,得到计算域内的摩擦性能参数。分析了微织构参数对摩擦性能的影响,得出摩擦系数随着微织构的大小和深度的增加均是先增加后减小,存在最优的宽度和深度值使得摩擦系数最小的规律。(2)试验研究了激光加工参数对表面微织构加工质量的影响,利用Matlab对微织构深度的试验结果进行拟合,得到加工深度与激光参数的函数关系。(3)基于经典接触角模型,分析了接触角和黏附力的关系。通过试验测量微织构表面的接触角,分析了仿生微织构参数对接触角的影响,得出在一定范围内增大微织构的大小和深度有利于减小接触角的规律。(4)在不同的润滑状态下,通过摩擦磨损实验研究了微织构参数对摩擦系数的影响,试验结果表明仿生微织构在流体润滑和混合润滑的条件下都有减磨作用,通过改变微织构的参数可以调控摩擦界面的摩擦行为,实现减摩。