Введение к работе
Актуальность проблемы. Механические воздействия вызывают от 30 до 50% отказов радиоэлектронных средств (РЭС), поэтому механическая прочность является важной составляющей надежности функционирования РЭС. Отказы, связанные с потерей механической прочности РЭС, выявляются на завершающих этапах разработки и приводят к возможно длительной оптимизации конструкции, что в конечном итоге сказывается на сроках и стоимости проектирования. Применение компьютерного моделирования механических процессов позволяет сократить количество промежуточных вариантов конструкции и уменьшить себестоимость и время проектирования.
Наданный момент для прочностного анализа применяются следующие универсальные САЕ-системы: ASKA, NASTRAN, COSMOS-M, MARC, ANSYS и т.д. Использование универсальной системы требует глубоких знаний математики и физики механических процессов в конструкциях РЭС, а также пользовательских навыков при работе с программой. Поэтому на освоение таких программных продуктов требуется большой объем времени и затрат, что неприемлемо, учитывая высокие темпы производства и нестабильность кадров. Однако наличие необходимых знаний и опыта применения универсальной системы не обеспечит эффективного ее использования в силу высокой трудоемкости расчета из-за отсутствия специализации моделирования применительно кРЭС. Специализированные программы не позволяют строить сложные и адекватные модели механических процессов, соответствующие современному уровню развития САЕ-систем, инертны к дальнейшему развитию и не достаточно развиты применительно к моделированию механических процессов в несущих конструкциях РЭС.
Решением задачи моделирования механических процессов в конструкциях РЭС занимались такие специалисты, как Маквецов Е.Н., Тартаковский A.M., Кофанов Ю.Н., Кожевников A.M., Крищук В.Н., Шалумов А.С. идругие. Но в данных работах детально не рассматривались вопросы повышения эффективности моделирования конструкций РЭС средствами инструментария, сочетающего в себе преимущества универсальных и специализированных программ, обладающего минимальными требованиями по времени и сложности к освоению его теоретической и пользовательской базы.
FOC НАЦИОНАЛЬНА*
ЕН6Л ПОТЕКА С.П«тер р,-
03 W vr/frC?
Таким образом, на сегодняшний день отсутствуют средства, позволяющие конструктору РЭС в соответствии с современным уровнем развития моделирования осуществлять эффективный анализ механических процессов в конструкциях РЭС наранних этапах проектирования на уровне «проектировщик — система».
Целью работы является повышение эффективности процесса проектирования конструкций РЭС, отвечающих требованиям нормативной документации по механическим характеристикам, сокращение сроков и стоимости их создания за счет применения препроцессоров и построцессоров для моделирования механических процессов.
Задачи. Для реализации цели данной работы согласно вышеизложенным предложениям необходимо решить следующие задачи.
-
Исследование особенностей конструкций РЭС с точки зрения моделирования механических процессов.
-
Разработка алгоритмов автоматизированного синтеза конечно-элементных моделей конструкций РЭС.
-
Разработка методики идентификации цилиндрической жесткости электрорадиоизделий (ЭРИ).
-
Проведение экспериментальных исследований адекватности моделей конструкций РЭС.
-
Разработка структуры автоматизированной подсистемы синтеза и анализа моделей конструкций РЭС при механических воздействиях.
-
Разработка методики моделирования механических процессов в конструкцияхРЭС.
-
Внедрение созданной методики моделирования механических процессов в конструкциях РЭС в практику проектирования на ряде промышленных предприятий и в учебный процесс ВУЗов.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в разработке:
методики построения алгоритмов автоматизированного синтеза конечно-элементных моделей конструкций РЭС, позволяющей в минимальные сроки расширять возможности препроцессора и постпроцессора и наращивать библиотеку моделей конструкций;
алгоритма идентификации параметров моделей, отличающегося от существующих тем, что натурный эксперимент заменяется вычислительным на основе апробированной конечно-элементной системы;
структуры автоматизированной подсистемы синтеза и анализа моделей конструкций РЭС при механических воздействиях, отличающейся от существующих наличием препроцессора и постпроцессора для моделирования механических процессов в конструкциях РЭС в конечно-элементной среде и обеспечивающей удобный проектировщику РЭС язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода;
методики моделирования механических процессов в конструкциях РЭС, позволяющей в минимальные сроки и с минимальными затратами осуществлять автоматизированный синтез моделей конструкций РЭС, проводить расчет на различные механические воздействия и принимать решение об обеспечении стойкости РЭС к механическим воздействиям.
Практическая полезность работы состоит в том, что использование созданных методических и программных средств позволяет повысить эффективность моделирования и сократить сроки и стоимость ранних этапов проектирования РЭС с соблюдением требований нормативной документации (НД) по механическим характеристикам.
Методы исследования основываются на теории системного анализа, прикладной механики, методах вычислительной математики.
Реализация и внедрение результатов работы. Исследования автора выполнялись на кафедре «Прикладная математика и системы автоматизированного проектирования» Ковровской государственной технологической академии.
Разработанные в диссертации алгоритмы, подсистема, методика использовались при выполнении хоздоговорных работ в течение 2000-2004гг: «Анализ на гармоническую вибрацию блока преобразования и коммутации телевизионных сигналов БПКТС-01» (ФНЦП «РПКБ» г. Раменское Московская область), «Анализ на удар и случайную вибрацию блока БИУВК-1И» (ФНЦП «РПКБ» г. Раменское Московская область), «Проведение расчетов на удар, гармоническую и случайную вибрацию блоков БЦВМ-386-2, БЦВМ-386-6» (ФНЦП «РПКБ» г. Раменское Московская область), «Анализ на гармоническую вибрацию генераторного устройства» (ГУП КБ ИГАС «ВОЛНА» г. Москва), «Анализ на удар, гармоническую и случайную вибрацию блока инвертора» (ОАО «СКБ ПА» г. Ковров), а также в учебном процессе на кафедре «ПМ и САПР» Ковровской государственной технологической академии.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на Международной научно-технической конференции
«Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (г. Сочи 2000г.), Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (г. Сочи 2001г.), Международной научно-технической конференции «Управление в технических системах» (г. Ковров 2000г.), Международной научно-технической конференции «Управление в технических системах» (г. Ковров 1999г).
Публикации по работе. По материалам диссертационных исследований опубликовано 16 научных работ, в том числе 5 статей и 1 методическое пособие.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёхглав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Похожие диссертации на Автоматизация формирования конечно-элементных моделей конструкций радиоэлектронных средств
