张紧器是海上铺管的核心设备,其履带板上橡胶垫块与管壁之间的微动摩擦磨损特性直接影响铺管的安全性。开展张紧器用橡胶材料的微动摩擦学特性研究,能够为张紧器摩擦学系统设计以及管线张力调控策略提供理论指导,保证张紧器安全、高效运行,同时也可以丰富和发展橡胶的微动摩擦学理论。本文依据张紧器铺管实际工况,建立了橡胶垫块与管壁接触系统的摩擦学模型,开展了张紧器用橡胶垫块/混凝土摩擦副切向微动试验,并用ABAQUS对橡胶的切向微动行为进行有限元模拟。采用三维激光显微镜和扫描电镜对橡胶磨损形貌进行观测,结合试验和有限元模拟结果的动力学特性分析,研究张紧器用橡胶垫块切向微动运行行为及磨损机理,主要研究结果如下:(1)根据摩擦力-位移曲线,得到了橡胶切向微动的运行工况微动图,随着位移幅值的增加,微动运行区域依次运行于部分滑移区、混合区、完全滑移区,摩擦系数曲线的波动性也越来越大。(2)位移幅值较小时,橡胶表面中间区域处于黏着状态,边缘处于微滑状态,随着位移幅值增加,微滑区逐渐扩大,直到整个接触区域都出现相对滑动。黏着区有轻微的疲劳损伤,微滑区会发生固有磨粒磨损和卷曲磨损。(3)橡胶表面的磨粒磨损程度与相对滑移量和切应力的乘积密切相关。von Mises应力可以很好的预测橡胶表面容易发生破坏的位置,von Mises应力大的地方橡胶更容易发生破坏。