近日，莫斯科大學(xué)博士后、俄羅斯工程院院士付占一在科教部學(xué)術(shù)認(rèn)定委員會1區(qū)期刊發(fā)表了題為《磨損土壤中挖掘機工作機構(gòu)磨損過程的數(shù)學(xué)建模》的研究論文。該研究通過構(gòu)建多因素隨機模型，結(jié)合有限元分析、馬爾可夫過程理論和回歸分析，精準(zhǔn)預(yù)測挖掘機在磨砂土環(huán)境下的磨損情況，為工程機械的壽命評估與優(yōu)化設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。 ?

研究背景與創(chuàng)新點

在土方工程中，挖掘機工作機構(gòu)與磨砂土的長期摩擦?xí)?dǎo)致嚴(yán)重磨損，降低設(shè)備效率并增加維護成本。傳統(tǒng)經(jīng)驗式評估方法難以準(zhǔn)確預(yù)測磨損趨勢，而付占一院士的研究通過數(shù)學(xué)建模，首次將切割元件幾何參數(shù)、土壤物理特性、設(shè)備操作模式等多變量納入統(tǒng)一分析框架，建立了高精度的磨損預(yù)測體系。 ?

關(guān)鍵技術(shù)突破

研究團隊基于12400立方米的實地試驗數(shù)據(jù)（涵蓋7種挖掘機及不同土壤條件），發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤中石英顆粒（0.1-2.0毫米）含量增加時，磨損強度呈指數(shù)級上升（相關(guān)系數(shù)0.847）。通過二階微分方程將磨損速度與接觸應(yīng)力、介質(zhì)磨損性關(guān)聯(lián)，模型在2000小時運行周期內(nèi)的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)87.3%，殘余資源評估誤差不超過12%。 ?

實際應(yīng)用價值

1. 優(yōu)化設(shè)計：通過調(diào)整工作機構(gòu)幾何參數(shù)，可顯著延長關(guān)鍵部件壽命。 ?

2. 精準(zhǔn)維護：提前預(yù)判磨損節(jié)點，減少非計劃停機，提升施工效率。 ?

3. 成本控制：降低因過度維護或突發(fā)故障導(dǎo)致的經(jīng)濟損失。 ?

行業(yè)影響與未來方向

付占一院士指出，該模型不僅適用于挖掘機，還可推廣至其他工程機械（如裝載機、盾構(gòu)機等）的磨損管理。下一步，團隊計劃將模型集成至智能運維系統(tǒng)，結(jié)合實時傳感器數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)壽命預(yù)測，進一步推動建筑行業(yè)的數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。 ?

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