多体动力学仿真在负荷开关优化设计中的应用
紧急操作过程中从ON（接通）切换到OFF（断开）所需的时间是负荷开关最重要的性能指标，如果速度太慢，开关内部会产生电弧，可能会损坏触点和附近其它零件。此外，开关的整体设计要求高度鲁棒、足够耐用。意大利Lovato Electric S.p.A.公司在其产品研发周期中引入RecurDyn仿真以优化机电设备（包括负荷开关）的动力学性能，同时通过RecurDyn仿真减少物理原型和试验数量达成节约开发成本的效果。
Customer Challenges 面临的挑战
- 含柔性体及接触的高速动态问题分析需要强大、稳定的求解器
- 需精确考虑影响产品性能的具体形状和耦合间隙
- 存在大变形、非线性材料、大范围接触等高度非线性问题
- 正在使用的CAD软件中内嵌的多体分析功能无法满足当前的应用所需
Solutions 解决方案
- 通过RecurDyn先进的GUI和子系统建模功能，降低系统建模仿真的难度
- 使用RecurDyn多个3D接触实现带间隙的装配
- 采用RecurDyn的FFlex Body正确模拟钢板弹簧的详细属性
- 采用高性能、可靠的MFBD解算器进行高速动态问题求解
Process 流程
- 创建含安装预应力的柔性体钢板弹簧子系统
- 在设备模型中虚拟安装多个钢板弹簧
- 分配控制初始位置不确定性（间隙、公差）的参数
- 创建由3个凸轮组成的指令组模型
- 仿真不同配置相应各系统的性能，以确定最优设计
Key Technologies for Analysis 关键技术
- FFlex技术充分考虑钢板弹簧的大变形
- 通过Geo-Contact方便地建立柔性体间的接触
- 利用子系统建模的可复用性建立复杂机构模型
- 采用FFlex Body模拟由变形引发的初始应力
Outcomes 效果
- 精确地分析了负荷开关的动力学性能
- 替代物理样机测试，通过仿真手段对多种开关构型进行了性能验证，大大节省时间和成本
- 在实验室中找到优化设计并对其性能进行了验证