扭矩扳手是一種允許用戶對螺栓和螺母等緊固件施加特定扭矩的扳手。一些扭矩扳手具有扭矩限制開關，可防止扳手施加超過用戶指定的扭矩量。通常很難使用實驗來驗證扭矩限制開關是否準確符合其規格。此外，使用物理實驗設計既昂貴又耗時。在本案例研究中，為了重新設計指標并提高其準確性，對現有的扭矩扳手設計進行了修改，這要求扳手的扭矩指示器也要進行修改。因此，使用仿真而不是實驗來修改指標。由于動態行為、變形和各個部件之間的接觸，施加的扭矩是非線性的，因此無法用傳統的有限元軟件復現。因此，使用多柔體動力學 (MFBD) 軟件 RecurDyn 來設計扭矩扳手，可以設計出帶有精確標尺的扭矩扳手。

▎仿真過程

① 采用柔性體梁單元對扭矩扳手的長彈簧進行建模，其他零件用剛體建模

② 定義接觸，包括柔性彈簧和銷的接觸

③ 應用各種尺寸和特性的彈簧進行仿真

④ 通過仿真，確定扭矩的大小，從而提高標尺的精度

▎關鍵仿真技術

? MFBD 支持包括剛體和柔性體在內的仿真

? 考慮剛體和柔體之間的接觸

? 便于修改彈簧截面直徑和物理特性進行參數化建模

? 可以準確復現扭矩扳手非線性行為的多體動力學求解器

▎工具包

?  RecurDyn/Professional

?  RecurDyn//FFlex

▎工程問題

? 改變彈簧的長度和橫截面的半徑來增加扭矩扳手的工作扭矩范圍

? 需要考慮非線性以進行準確的扭矩預測

? 在合理的時間和成本下改進設計需求

▎解決方案

? 使用考慮剛柔耦合的MFBD技術計算扭矩扳手的精確工作扭矩，仿真剛體和柔性體的接觸行為

? 使用梁單元簡化彈簧及使用參數化建模減少建模和仿真時間

? 基于GUI 對各種設計條件進行高效建模和仿真

▎結論

? 使用 RecurDyn 精確復現現有設計

? 基于RecurDyn 對扭矩扳手非線性行為的分析將扭矩標尺刻度更改為非均勻

? 減少對各種設計進行定量評估的時間和成本

? 仿真結果為改進新的扭矩扳手設計提供了指導

▎其他應用場景

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