截齿是矿山机械中用以截割煤岩的工具,其广泛的应用于各种矿山采掘设备当中。作为采掘机械中的易损件,我国每年因为截齿磨损导致的经济损失巨大。虽然煤的硬度并不足以造成截齿磨损,但截齿在采掘过程中频繁遇到的黄铁矿、煤矸石等硬质矿物的硬度足以对截齿造成损伤。在与这些硬质矿物长时间直接接触的工作条件下,截齿的磨损失效程度十分严重。频繁的截齿失效严重的增加了矿上的采掘成本,因此截齿磨损的机理研究对于降低矿山采掘成本有着重要意义。现有对截齿磨损的实验与仿真研究普遍是从宏观角度出发的,本文利用分子动力学模拟方法针对微观下的硬质矿物颗粒对截齿的磨损机理进行了研究。主要工作如下:(1)应用材料计算软件Materials Studio软件对截齿和硬质矿物的微观晶体结构进行了以二氧化硅与铁为模型的近似建模,根据Materials Studio中建立的晶体结构在大规模分子并行运算器LAMMPS中搭建了石英颗粒对铁金属的磨损过程仿真模型。(2)应用中心对称性参数法分析了微观下单晶铁金属的在磨损过程中的晶体结构变化,并分析了晶体内部沿特定方向产生大规模滑移的原因。应用维里应力分析了磨损过程中的铁金属内部的应力分布特性,指出了应力集中区域与铁金属内部的剪切滑移区域的关系。(3)分析了磨损过程中铁金属的温度变化分布特性,并对不同温度下的铁金属硬度进行了测试,发现随着温度的升高铁金属的硬度在不断降低,并分析这是由于高温下晶体的派纳力降低导致的。(4)应用Voronoi多边形法建立多晶铁的磨损仿真模型,并对多晶铁金属的磨损过程从结构、应力、温度的角度与单晶铁金属磨损进行了对比分析。在与单晶铁的磨损过程的对比分析中可知,多晶铁金属中由于晶界的存在,相同条件下的磨损量要小于单晶铁金属。但多晶铁金属磨损过程产生的热量较单晶铁金属更大,同时磨损过程中金属内部的应力分布较单晶铁金属更分散。该论文有图42幅,表5个,参考文献67篇。