模型概述：
本案例选用的模型结构如下
图1 模型结构示意图
其中，编号1代表压块部件，采用高刚度材料制成；编号2代表橡胶部件，具有显著的超弹性特征。
有限元分析全过程可划分为3个主要阶段和3个具体步骤，整体流程如图所示。
本文将详细阐述如何利用Workbench软件实现齿轮啮合过程的仿真分析。
第一阶段：项目前处理
1.1 几何模型构建
本案例涉及的几何结构相对基础，因此直接在Abaqus软件中完成建模工作。
本例采用平面应力应变单元来模拟实体的压缩行为。首先切换至Part模块，点击”创建部件”按钮，设置部件类型为”2D平面应变”、”可变形”和”壳单元”。在草图环境中绘制压块轮廓，完成后点击”完成”确认创建。接着重复相同操作创建橡胶部件，同样采用”2D平面应变”、”可变形”和”壳单元”类型，绘制如图1所示的橡胶轮廓。
1.2 材料属性定义
1.2.1 材料本构关系
切换至Property模块。点击”创建材料”按钮，为压块定义结构刚体材料属性，设置密度为7850kg/m³，杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。橡胶部件则采用Mooney-Rivlin超弹性本构模型进行描述。
1.2.2 截面属性设置
Abaqus软件在赋予模型材料属性前，需要先定义截面属性。点击”创建截面”按钮，分别为压块和橡胶创建实体类型截面，选择”均匀材料”选项。在弹出的对话框中勾选”平面应力/应变”选项，并指定相应厚度值，如图3所示。
图3 截面属性创建示意图
1.2.3 材料与截面关联
当两个部件的截面属性创建完成后，即可将相应的材料属性分配给各个部件。
1.3 网格系统构建
1.3.1 网格划分策略
切换至Mesh模块。通过合理控制网格密度，生成如图所示的网格分布
图4 网格系统模型示意图
1.3.2 单元类型选择
本案例采用软件默认单元类型即可满足分析需求。
1.3.3 组件装配
切换至Assembly模块。根据图1所示的位置关系，完成压块与橡胶部件的装配操作。
第二阶段：求解设置
2.1 分析步配置
切换至Step模块。点击”创建分析步”按钮，设置分析类型为”静态分析”。由于本案例涉及非线性问题，需特别勾选”Nlgeom”选项以考虑非线性效应。
2.2 接触关系定义
切换至Interaction模块。本案例的接触关系仅涉及压块与橡胶之间的相互作用。首先点击”创建接触属性”按钮，设置接触类型为”面-面接触”。在弹出的属性设置对话框中，通过”机械”选项卡配置接触行为：切向行为采用”惩罚法”，摩擦系数设为0.2；法向行为保持默认的硬接触模式。点击”确定”完成接触属性定义。
接着点击”创建接触”按钮，设置接触对类型为”标准面-面接触”。选择压块下表面作为主表面，橡胶外圆弧作为从表面。在配置对话框中保持默认设置，如图5所示。
图5 接触关系定义示意图
2.3 边界条件设置
2.3.1 位移约束条件
切换至Load模块。本案例固定橡胶部件的下表面，点击”创建边界条件”按钮，设置约束类型为”位移/旋转”。选择橡胶圈的水平边界线，约束其所有自由度，如图6所示。
图6 橡胶部件约束示意图
2.3.2 载荷施加
本案例采用位移加载方式。点击”创建边界条件”按钮，设置约束类型为”位移/旋转”。选择压块上方的水平线，通过幅值曲线功能施加载荷，如图7所示。
图7 压块位移载荷施加示意图
至此，前处理阶段所有设置工作已完成。切换至Job模块，创建分析作业并提交计算任务。
第三阶段：结果分析
1. 位移场可视化
图8 位移分布云图
2. 应力场分析
图9 接触应力分布云图
具体操作方法可参考相关技术文档。