题目：机电式触发开关工作过程仿真

机电式触发开关是一种加速度阈值开关，可以安装在各种载体平台上，当外界施加的加速度达到其动作阈值时，开关进行通、断转换，输出控制电路信号。当今触发开关的发展趋势明显向着高精度、小型化、低成本方面发展。基于有限元的仿真研究方法，能够模拟触发开关工作过程的各个阶段，相比费时费力的试验研究，可以分析更多工况下触发开关的性能指标，计算得到试验难以获取的数据。

本文介绍了触发开关的工作原理以及典型常闭式片簧触发开关的结构，为计算开关片簧的大挠度变形，编制了基于椭圆积分法的数值求解程序，计算了悬臂梁大挠度变形的算例，结果与ANSYS有限元仿真结果高度一致。此外，还介绍了触发开关的各项性能指标要求。

通过有限元仿真研究了触发开关的两种主要工作环境：碰撞冲击环境和振动环境。其中，碰撞冲击环境的仿真分析了目标厚度和材料硬度对冲击过载的影响，得到了不同工况下经载体结构传递至触发开关安装处的过载；振动环境的仿真对开关载体施加了典型的振动功率密度谱，使用模态叠加法计算了触发开关安装处的响应功率密度谱。

建立了常闭式片簧触发开关的有限元模型，分别对其进行了稳态、冲击和振动的仿真研究。使用参数敏度分析得出折弯角是对开关稳态灵敏度影响最大的参数；使用隐式和显式联合求解的方式，计算了典型半正弦冲击信号下开关的动态响应，仿真结果与试验结果基本吻合，在此基础上分析了冲击信号的角度、脉宽和幅值对开关响应的影响，检验了冲击传递过载信号下开关能够可靠导通；对开关在随机振动载荷和振动传递载荷下的振动响应进行了仿真，结果表明开关在振动载荷下没有触发，在此基础上进行了疲劳分析证明了开关满足耐疲劳的性能要求。