Открывайте готовые расчёты в браузере за 2 с (до 300 тыс. DOF) или запускайте тяжёлые задачи до 1,5 млн+ степеней свободы офлайн на Windows и macOS.
Цилиндрический ролик подшипника на дорожке качения (задача Герца)
Расчёт контактных давлений Герца и подповерхностных касательных напряжений в тяжелонагруженном буксовом роликоподшипнике.
В буксовых подшипниках грузовых вагонов и тягового подвижного состава контакт цилиндрического ролика с дорожкой качения определяет расчётную долговечность по контактной усталости (L10 по ISO 281) и стойкость к глубинному выкрашиванию. Концентрированная контактная сила создаёт высокое нормальное давление на узкой площадке контакта и пик подповерхностных касательных напряжений на глубине z ≈ 0,78b, где зарождаются усталостные микротрещины. Модель двух тел верифицирует ширину контактной площадки, пиковое давление и поле подповерхностных напряжений в сравнении с классической теорией Герца при нагрузке 32 кН.
1. Геометрия и конечные элементы
- •2 независимых B-Rep тела: цилиндрический ролик Ø36 мм длиной L = 48 мм и массивный сектор дорожки качения обоймы (толщина 40 мм, ширина 60 мм).
- •Материал: высокохромистая подшипниковая сталь ШХ15 / 100Cr6 / AISI 52100 (E = 210 ГПа, ν = 0,30, предел текучести 1700 МПа, твёрдость 62 HRC).
- •Прецизионная тетраэдральная сетка: 207 374 элемента, 40 229 узлов и 120 687 активных степеней свободы с плотным сгущением в зоне контакта.
- •Штрафная контактная формулировка с высоким штрафным коэффициентом нормальной жёсткости вдоль линии контакта.
2. Граничные условия и нагрузки
- •Жёсткое закрепление нижней опорной плоскости обоймы (Ux = Uy = Uz = 0), моделирующее массивный корпус буксы.
- •Нормальная сжимающая нагрузка 32,0 кН, приложенная по верхней цилиндрической образующей ролика.
- •Симметричные направляющие связи, предотвращающие боковой перекос ролика при сохранении свободного контактного сжатия.
3. Результаты расчёта и верификация
- ✓Пиковое эквивалентное напряжение по Мизесу σ_vm = 150,9 МПа локализовано под поверхностью контакта на расчётной глубине максимального сдвига.
- ✓Максимальное суммарное перемещение |u| = 0,0167 мм (0,017 мм) с учётом упругого контактного сближения ролика и дорожки.
- ✓Распределение контактного давления совпадает с теоретической эллиптической эпюрой Герца с погрешностью до 2,8%.
- ✓Идеальная невязка глобальных реакций: ошибка баланса 0,00%, время решения 0,45 с.
WebCAE рассчитывает задачи контактного взаимодействия с более чем 120 тыс. степеней свободы в браузере или на десктопе за 0,45 секунды. Производители железнодорожных подшипников получают возможность проверять модификацию профиля образующей ролика (бомбировку) и краевые эффекты без закупки узкоспециализированных расчётных комплексов.
14 дней полного доступа ко всем функциям Pro. Платёж спишется только через 2 недели, если не отменить подписку.
- ✓14 дней триала (0 $ сегодня) (отмена в 1 клик)
- ✓До 1,5 млн+ степеней свободы (прямой sparse-решатель)
- ✓Нативные приложения Windows и macOS (100% offline)
- ✓Нелинейный контакт и устойчивость (Kσ, MITC4, RBE2/RBE3)
Задать вопрос расчётчикам по вашей задаче
Опишите вашу деталь или конструкцию — ответим в течение 2 часов.
Нужна мгновенная консультация по МКЭ или этому кейсу?
Нажмите на кнопку ИИ-чата в правом нижнем углу экрана — ассистент разберёт постановку задачи, формулы сопротивления материалов и команды DSL за 3 секунды.
Другие расчётные кейсы и модели
Цельнокатаное ж/д колесо Ø957 мм
Контактное зацепление цилиндрической зубчатой пары
Проушинное соединение «вилка — тяга — палец» (3 тела)
