Цель исследования — определение методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния и характеристик контактного взаимодействия при различных режимах нагружения системы вкладыш—вал, используемой для исследований материалов при работе в условиях фрикционно-механической усталости. В ходе исследования рассмотрены случаи нагружения системы различными соотношениями контактной (FN), приложенной ко вкладышу, и изгибающей (Fb), приложенной к валу, силами. Верификация полученных результатов проводилась при помощи балочной теории и теории контактного взаимодействия. По результатам исследования было показано, что в зависимости от направления и величины изгибающего нагружения возможно формирование поверхности контакта трех различных форм: прямоугольной, эллиптической и разделённой на две части. Кроме того, найдены оптимальные соотношения нагрузок, минимизирующие интенсивность напряжений: во вкладыше при сонаправленных Fb и FN для соотношения FN/Fb = 20—50 (например, при FN = –500 Н, Fb = –25 Н), в вале при разнонаправленных Fb и FN для соотношения FN/Fb = 20 (например, при FN = –500 Н, Fb = 25 Н). Таким образом, представленный подход к моделированию объёмной повреждаемости пары трения, один из элементов которой нагружен неконтактной нагрузкой, даёт возможность решать задачи оптимизации и управления повреждаемостью сложных технических систем за счёт изменения граничных условий без дорогостоящего изменения конструкции и материалов.