任浩杰，何法江，陈志雄

（上海工程技术大学 航空运输学院，上海 201620）

0 引 言

接触问题是指两物体之间由较小的接触面传递作用力，普遍存在于工程应用中，如：过盈装配、传动齿轮和连杆齿形配合等［1］。航空发动机榫连接结构就是典型的接触工作条件下的结构，被广泛应用在发动机风扇、压气机等部件的叶盘之间。研究表明，榫头和榫槽在接触面上的相互作用复杂，局部存在较大的接触应力，容易导致损伤发生破坏，需要计算接触应力，确定其危险区域［2－3］。但是接触问题是一种复杂的边界条件非线性问题，存在各种因素影响，工程应用中很难通过解析获得接触应力。目前主要采用有限元法求解复杂接触问题，有限元法将一个复杂的系统分解为大量的小单元，通过对这些相互作用的单元进行求解，去逼近无限未知量的真实系统。当前国内对榫连接结构的数值计算集中在沿接触面的应力平均值，对高应力梯度区域分析较少且精度偏低，不能精准确定危险失效区域［4］。然而，直接提高精度会导致有限元计算消耗大量的时间与资源，因此需要确定合适建模方式，使之能够高效、高质量求解，并且要严格保证计算收敛，才能得到准确的接触应力分布，进而确定危险失效区域。

本文首先从典型的赫兹接触问题着手，对比有限元解和解析解，以此确定接触问题的有限元法分析流程；其次，对压气机燕尾榫连接结构的接触问题进行分析，探究网格密度对接触应力求解精度的影响，确定危险失效区域，及进一步分析接触应力的影响因素。……