球磨机作为粉磨作业所需的重要设备,在选矿领域乃至整个国民经济中扮演重要角色,当前我国正在进行经济转型,对设备的节能高效提出了新的要求。如何提高球磨机的生产效率、减少停机维护时间,是摆在我们面前的一个重要课题。因此,选择合适的耐磨材料,设计出衬板合理的耐磨结构,对提高球磨机的作业率具有重要意义。目前对于衬板耐磨设计研究集中在提升条的总体结构和材料方面,仿生摩擦学为新型耐磨件的开发提供了一种全新的方法和思路。研究表明衬板的磨损主要集中在提升条上,本文结合耦合仿生理论和有限元离散元耦合理论,通过观测得到的几种典型生物的耐磨耦合特征,运用可拓层次分析法,确定了两种生物耐磨耦合特征的决定性耦元、次要耦元与一般耦元,运用三维建模软件建立了4种表面特征分别为光滑、横向条纹、纵向条纹、凸包的耦合仿生结构特征提升条的球磨机模型;建立了不同几何特征的颗粒模型并进行离散元和有限元的耦合模拟。在此基础上,设计加工出具有耦合仿生结构特征的提升条,进行了与数值模拟同等条件的磨矿实验。通过数值模拟与磨矿实验,统计了磨矿过程中4种不同表面特征提升条的应力分布、累积力、累积能量、平均磨损深度、有效碰撞、质量损失、微观磨损形貌形貌、-80目物料的最终产率等信息,结果表明设计的由软质基体-硬质承载单元组成具有耦合仿生结构的提升条能够有效的缓释提升条在磨矿时的等效应力,有效的保护提升条基体,降低了提升条的磨损消耗,且有利于物料的破碎,对比发现横向条纹耦合仿生结构在4种提升条中的耐磨性和磨矿效果最佳,相比光滑表面特征的提升条,在同等条件下质量损失降低了56%,-80目物料产率提升了17.8%。此研究可为企业带来较好的经济效益,对于新型衬板提升条的设计具有一定的指导意义。