核电压水堆蒸汽发生器的传热管是位于一次侧和二次侧之间的关键部件，但是由于传热管受流致振动作用，传热管与支撑之间会发生碰撞和滑动，从而会造成传热管的材料的微动磨损，造成管壁减薄甚至破裂，是蒸汽发生器管束失效的重要原因。尽管微动磨损研究较多，但是在冲击-滑动作用下的微动磨损机理依然不够清晰，针对该类磨损的预测模型依然不够完善。因此，本文以Inconel690TT传热管为研究对象，开展了蒸汽发生器传热管微动磨损机理及预测模型的研究。
　　为完成高温和室温下的冲击-滑动微动磨损研究，本文研发设计了室温和高温微动磨损实验装置。室温装置可以实现单纯冲击，单纯切向滑动和冲击滑动复合下的传热管微动磨损研究。高温微动磨损实验装置设计了杠杆和柔性件组合的高温加载机构及其配套密封结构，解决了高温双向激振的加载难题，可实现300℃传热管的冲击-滑动微动磨损研究。
　　采用室温微动磨损实验研究了传热管与支撑之间的微动磨损接触参数。在控制不同的激振幅值和激振力比系数Rf条件下，通过微动磨损接触实验，对管位移、接触力、磨损功率和接触率进行了系统的分析。通过无量纲化得到，随着无量纲间隙Cr的变化，三叶梅花孔，圆孔和防振条支撑形式下的无量纲磨损功率WNr均出现了峰值，但是出现位置不同。在无量纲间隙Cr>1.0时，无量纲磨损功率都迅速下降，这是由于接触率Rc迅速下降造成的；在激振比系数Rf＜0.4时，三种支撑的磨损功率增幅不明显，但是在Rf＞0.4之后防振条、梅花孔和圆孔一致处于增大的趋势。
　　为了进行蒸汽发生器传热管的寿命预测，本文对管束的非线性动力学计算进行了系统研究，通过添加摩擦阻尼，优化了弹簧阻尼模型，提出了双阻尼接触模型。利用该模型，使用Newmark积分和模态叠加法进行数值计算，计算结果与单跨实验结果对比取得了较好的精度和稳定性。在单跨数值计算中，对预载荷和位置偏置的影响进行了研究，结果表明预载荷的增加会造成接触率Rc和接触力Fimp的增加，但是带来磨损功率WN的下降。在单跨、多跨条件下还进行了流弹力的影响分析，结果表明在临界流速之下，由于流体弹性力的作用，随着间隙C的增大，接触力和磨损功率均会增大；在U形管的计算结果表明，不同位置的防振条支撑由于载荷情况不同，且具有结构上的非对称性，导致其磨损功率随间隙的变化规律也明显不同。
　　为了研究Inconel690TT合金管的冲击滑动磨损的损伤机理，同时探究载荷和温度等因素的磨损的影响，本文进行了室温和高温微动磨损实验。室温的滑动磨损实验结果表明，滑动的距离不易造成强烈的剥层，而增大法向载荷更容易使剥层现象变的严重；从磨损后表面的特性和EDX结果表明室温下氧化和磨损是相互促进的；从剖面亚表面组织形貌变化，可以看出滑动对亚表面的晶界方向影响较大，而冲击对于亚表面裂纹的形成和磨屑层的脱落有重要作用。在100℃~200℃高温蒸汽环境下的冲击-滑动磨损主要机理为粘着磨损和磨粒磨损的复合，而随着温度升高到200℃以上，产生的氧化层增大了表面的强度起到了保护作用，磨粒磨损受到抑制，主要磨损机理转变为粘着磨损。
　　通过对接触数据的统计学分析，建立了基于能量损失的冲击滑动微动磨损模型，该模型可以考虑由于冲击造成的能量损失，经过室温和高温磨损实验的验证，在不同的载荷工况都取得了相较于Archard模型更好的预测结果。结合对磨损的试样进行表征给出了该模型的微观解释。采用能量损失的预测模型，实现了对U形管蒸汽发生器传热管的不同位置防振条微动磨损寿命内的磨损深度预测。
　　本文的研究方法及研究结果丰富了蒸汽发生器管束微动磨损的实验的数据，为数值计算研究提供了依据。所提出模型对于更为全面的分析传热管微动磨损提供了新的思路，研究结果对于蒸汽发生器设计制造和运行维护都有重要的意义。