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经典光滑弹性非共形接触

赫兹圆形与平行线接触计算器(含文档说明)

计算圆形球体接触或平行圆柱线接触中心区域的有效模量、带符号相对曲率、接触尺寸和最大压力。

明确凹面符号点接触或平行线接触非许用应力校核

适用性判定条件: 仅法向载荷;光滑、无摩擦、均匀各向同性线弹性半空间;小非共形接触;点模型具有圆形对称性,线模型具有直平行轴且端部效应可忽略。不适用于交叉圆柱、球/圆柱、一般椭圆滚道或齿轮齿、有限涂层、粗糙/粘附接触、塑性或疲劳许用值。

文档化赫兹结果

有效模量 E*
相对曲率 κ
有效半径 R*
接触半径 / 半宽
最大法向压力 p0
接触印痕
趋近量 / 线载荷

共享柔度与带符号曲率

1/E* = (1−ν1²)/E1 + (1−ν2²)/E2
κ = 1/R1 + s/R2 ; R* = 1/κ
s=+1 外凸,s=0 平面,s=−1 内凹

对于内凹情况,R2 为正大小但其曲率被减去;R2 必须大于 R1 以使 κ 保持正值。将凹沟槽视为另一个正凸半径是不同的几何形状。

圆形点接触

a = [3FR*/(4E*)]^(1/3)
p0 = 3F/(2πa²)
Ac = πa²
δ = a²/R*

显示的 δ 为该圆形赫兹模型的总法向弹性趋近量。该值不用于平行圆柱结果。

平行圆柱线接触

w = F/L
b = [4wR*/(πE*)]^(1/2)
p0 = 2w/(πb)
投影接触面积 = 2bL

线模型代表直平行圆柱的中心区域。接触面为名义矩形;不计算端部压力和边缘效应。

主要参考文献

这些方程是经典工程赫兹关系式,而非“ISO 公式”。 NIST 工程计量工具箱文档 阐述了光滑、弹性、均质及摩擦可忽略的假设,并链接了已发表的 Puttock–Thwaite 技术论文。NIST 分别实现了 两个外部球体内部球面中的球体, 和 平行圆柱。其已发表的 4.45 N、两个 25.4 mm 直径钢球案例给出 0.519 µm 压缩量;显示的方程在 NIST 舍入前重现了 0.5193248 µm。对于直径 25.4 mm 的球体位于直径 50.8 mm 的球面内且属性/载荷相同的情况,NIST 给出 0.327 µm;减去曲率可重现该结果。

为何更改原页面

前一个“槽中球”预设将两个正半径相加,尽管内部槽需要减去曲率。它还宣传了趋近量但未计算,接受了通常需要一般椭圆接触的广泛齿轮/轴承/轮轨应用,嵌入了无来源的材料/几何预设,并使用了部分数字解析。

非强度、疲劳或轴承寿命决策: 独立验证弹性极限、次表面应力状态、残余应力、硬度/屈服关系、材料各向异性、涂层、粗糙度、润滑/牵引、热效应、不对中、边缘载荷、塑性、重复加载以及适用的组件标准或经过验证的数值模型。

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仅经典有文献记载的赫兹算术。科学审查:2026 年 7 月。

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