滚动接触应力·赫兹理论 返回 EN · ZH
结构分析工具

滚动接触应力·赫兹理论扩展计算器

用赫兹接触理论计算滚动接触应力。实时可视化接触椭圆半径a,b、峰值压力p₀、表面下应力分布σ,τ及Dang Van疲劳判定。

接触参数
接触形状
载荷 P [N]1000 N
半径 R1 [mm]10.0 mm
半径 R2 [mm]∞(平面)
最大值=平面(∞)
弹性模量 E1 [GPa]210 GPa
弹性模量 E2 [GPa]210 GPa
泊松比 ν10.30
摩擦系数 μ0.05
屈服应力 σy [MPa]600 MPa
接触半径 a [μm]
接触半径 b [μm]
峰值压力 p₀ [MPa]
最大τ [MPa]
τmax深度 z [μm]
Dang Van判定
接触椭圆压力分布(椭球模型)
表面下应力分布 vs 深度 z

赫兹接触理论

等效弹性模量与等效曲率半径:

$$\frac{1}{E^*} = \frac{1-\nu_1^2}{E_1} + \frac{1-\nu_2^2}{E_2}, \quad \frac{1}{R^*} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$$

球-球接触(等向接触椭圆:a=b):

$$a = \left(\frac{3PR^*}{4E^*}\right)^{1/3}, \quad p_0 = \frac{3P}{2\pi a^2}$$

最大表面下剪应力:$\tau_{max} \approx 0.31\,p_0$,深度:$z \approx 0.48a$

接触压力分布:$p(r) = p_0\sqrt{1 - (r/a)^2}$

CAE集成: 滚动轴承额定载荷C由赫兹压力p₀对应的RCF寿命L₁₀反算得出。有限元中用接触单元(CONTA/TARGET)重现赫兹分析,评估非线性材料和塑性变形的影响。