滚动轴承是机械传动中非常重要的部件，它依靠滚动体和内、外圈的滚动接触将转动零件支撑起来，实现力和运动的传递 ，其结构性能的好坏直接关系到整个机械系统可靠性和安全性的高低； 同时滚动轴承也是易损坏部件，统计数据显示旋转机械中约30％ 的机械故障是由滚动轴承的失效引起的，所以滚动轴承的刚度、接触应力 和变形一直以来都是工程应用研究的热点问题。
滚动轴承接触研究的难点在于滚动体与内、外圈的接触，载荷为零时为点接触，受载后接触点扩展为：一个椭圆接触面，接触区域的形状、大小、接触应力和摩擦系数在事先都是未知的，它们与外加的载荷大小有关，是复杂非线性接触问题，采用商业有限元分析软件 abaqus 建立了深沟球轴承的三维有限元模型，对接触应力和变形进行了分析计算有限元计算。
模型的建立和网格划分
将 UG 建立的几何模型导入到 HyperMesh 中。对轴承的内外圈与滚动体进行材料参数进行定义，参数如表 1 所示。分别对轴承内外圈和滚动体进行网格划分，内外圈截面面网格旋转得到体网格；滚动体通过 1/8 钢球映射网格，然后镜像得到整个滚动体网格，然后旋转操作得到 6 个滚动体的网格，设置轴承内外圈和滚动体单元类型为 C3D8I。
图轴承网格
接触设置
球轴承的接触分析属于高度非线性问题。由于研究目标的问题，本文使用的轴承各部件均为弹性变形体。故轴承滚动体与内外圈以及滚动体与保持架间发生的接触为柔体与柔体的接触。接触类型选择面——面接触，其中涉及到目标面与接触面的选择，在 Abaqus 中，接触面与目标面需要遵循以下规则：
（1）若接触的两个表面中，其中一个为凸面，另一个相对前一个表面为平面或者是凹面，则凸面为接触面；
（2）对于网格划分来说，网格密的为目标面，网格疏的为接触面；
（3）基于刚度，两个表面刚度较小的为接触面；
（4）基于网格阶次，较低的阶次为接触面；
（5）基于表面大小，接触表面小的为接触面。
在轴承 Abaqus 分析中，需要设置接触属性，滚珠与内外圈滚道的接触，使用罚接触类类型，其中，滚动体与内外圈的摩擦系数设置为 0.1，同时，使用硬接触来定义保持架与轴承内外圈的接触，本文共需要建立 16 组接触对；如图所示为建立接触后的模型。
约束的设定
轴承约束及载荷情况如下：在第一个分析步中首先固定外圈的外表面。其次把滚珠中心的部分节点和滚珠中心建立刚体约束，并把刚体约束的参考点转换到柱坐标系下，并固定其所有的自由度。最后再固定内圈侧面的所有自由度，让接触关系平稳地建立起来。在第二个分析中，放开刚体约束的参考点上的径向位移，并放开内圈侧面的轴向位移。并把内圈内面的一部分节点采用分布耦合的方式耦合到轴承中边界条件以避免它们出现不必要的刚体位移造成求解不收敛。
有限元仿真计算结果
轴承内圈、外圈、滚动体最大接触应力分别为 772 MPa、59.7 MPa、217 MPa，由结果可以看出，各部件的应力都是从点到面依次扩张，符合轴承受力的特点
滚动体接触应力结果
轴承外圈接触应力结果
轴承内圈接触应力结果
结论
本例对滚动轴承三维模型的静态模拟进行了分析，由于轴承是精密零部件，其中网格的大小对计算量与精度都是一种挑战，还有其它方面影响，只能定量的对轴承的静力特性进行认识。
资料来源：达索官方
