第46卷第11期机械工程学报Vol.46No.112010年6月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJun.2010DOI：10.3901/JME.2010.11.029*基于塑性材料模型的滚动轴承有限元分析徐弘毅张晨辉(清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084)摘要：重载滚动轴承是一种广泛应用于大型机械操作设备中的零件，其内部的高应力状态对轴承的寿命有着重大的影响。在ANSYSLS-DYNA环境下通过建立滚子轴承的多体动力接触有限元模型，通过选用双线性等向强化模型和双线性随动强化模型这两种不同的材料塑性变形模型，计算不同变形本构关系材料模型的低速轴承在两种工况下中的应力状况。之后将计算结果与前人工作中采用的线弹性材料模型的方法所得出的结果相比较，研究塑性变形对轴承内部应力计算产生的影响，对改进重载轴承的设计具有指导作用。仿真结果表明，采用塑性材料模型建模计算出的应力值较弹性材料模型的计算结果小，选用不同材料模型对运转的卡死时间也有较大的影响，从而在计算出的轴颈下沉量中，弹性材料模型的结果要远小于塑性材料模型的结果。关键词：滚动轴承显示动力学有限元塑性变形中图分类号：TH123.4FiniteElementAnalysisofRollerBearingBasedonthePlasticMaterialModelsXUHongyiZHANGChenhui(StateKeyLaboratoryofTribology,TsinghuaUniversity,Beijing100084)Abstract：Heavy-dutyrollerbearingisakindofmachineelementwidelyusedinlargeequipment,anditsinternalhighstresshasgreatinfluenceonitsservicelife.Afiniteelementmodelfordynamiccontactanalysisoftherollerbearingisestablishedandthentwokindsofplasticmaterialmodels,namely,thebilinearisotropicmodelsandtheplastickinematicalmodel,arechoseninmodeling.Thenthestressconditionsindifferentloadconditionsarecalculatedwiththematerialmodels.Thecalculationresultsarecomparedwiththeresultsobtainedbyapplyingthelinearelasticmaterialmodelintothefiniteelementmodelproposedinpreviouswork.Inthisway,theeffectsoftheplasticdeformationinstresscalculationoftherollerbearingcanbestudied,anditishelpfulfortheheavy-dutyrollerbearingdesign.Accordingtothesimulationresults,stresscalculatedwiththemodelusingplasticmaterialissmallerthanthatwiththeelasticmaterial.Besides,materialmodelshavegreatinfluenceonthetimewhenlockingoccurs,sothatradialdisplacementoftheshaftcalculatedbyelasticmaterialmodelismuchlargerthanthatobtainedbyplasticmaterialmodel.Keywords：RollerbearingExplicitdynamicsFiniteelementPlasticdeformation件下，滚动体长时间处于高压状态，并伴随着冲击、0前言*偏载的作用。在重载操作机中，滚动轴承被用做夹钳后端的承载零件。夹钳承受着锻件自身重力以及滚子轴承是一种广泛应用于重载工况下的旋转锻打过程中的冲击带来的振动，所以夹钳后端的滚机械零件，具有低摩擦力、高承载能力、较好的润动轴承的寿命直接决定了整机的工作寿命。并且，滑剂成膜能力以及较长的工作寿命等优点。相比于重载操作机中的滚动轴承的工作状况不同于一般轴球轴承，接触区面积更大的滚