接触应力

接触应力是指两个接触物体相互挤压时在接触区及其附近产生的应力。

英译

contact stress

研究意义

滚动轴承、齿轮和凸轮等零件，在较高的接触应力的反复作用下，会在接触表面的局部区域产生小块或小片金属剥落，形成麻点和凹坑，使零件运转噪声增大，振动加剧，温度升高,磨损加快,最后导致零件失效。因此设计这类零件时，必须考虑接触强度，包括接触静强度和接触疲劳强度。

接触分类

物体表面的接触状况，按初始几何条件可分为点接触和线接触两类。施加载荷后，接触点或接触线实际上变成接触面(圆、椭圆、矩形或梯形)。

在计算接触面积时假设：

①弹性体材料各向同性；

②接触区域的应力不超过弹性极限；

③接触面积比接触物体总表面积小得多；

④压力垂直于物体的接触表面。根据上述假设，两个弹性物体接触面的普遍形式为一椭圆。最大压应力（即最大接触应力）发生在接触面的中心。

两弹性物体接触时，最大接触切应力出现在接触点下方某一深度处与接触面成45°角的平面上。在该平面上的切应力分布，随表层向下而增大，达到最大值后又随离表层距离增大而减小。当两物体滚动接触时，切应力由最大值变到零，再由零到最大值，形成脉动循环应力，使物体产生接触疲劳破坏，其裂纹方向与接触表面成45°角。这种理论广泛应用在传统的齿轮接触疲劳强度计算中。在滚动轴承的接触疲劳计算中，认为裂纹源是由于在ZY平面内，一定深度处的切应力[zy]对称循环作用引起的。[zy]的数值也随离表面的深度而变化接触疲劳裂纹主要在[zy]达到最大值处产生。然后裂纹平行于表面扩展直到局部表层突然断裂。

在机械设计中，可采用提高接触强度的措施来提高零件的使用寿命。例如，提高表面光洁度，在两滚动体接触表面间加润滑剂，用各种热处理工艺提高滚动体接触表面的硬度等。

当两圆柱体相接触时，其最大接触应力正比于所加载荷的二分之一次方;两球体相接触时，最大接触应力是所加载荷的三分之一次方，所以接触应力的增加与载荷的增加不成线性关系。。