2.13. Виртуальные методы испытаний

2.13.1. Методы виртуальных испытаний электронных средств на механическую устойчивость

2.13.2. Методы виртуальных испытаний электронных средств при тепловых нагрузках

Методические указания

Использование системы автоматизированного проектирования Pro/ENGINEER.

Проектирование и создание современных РЭС практически невозможно без предварительной оценки устойчивости её к механическим воздействиям. Среди различных методов испытаний одним из перспективных является метод математического моделирования, позволяющий провести быстро оценку работоспособности устройства, снизить затраты на его конструирование и получить высокую достоверность результатов испытаний.

B большинстве случаев конструкции РЭС очень сложны для расчетов вибраций. Этим во многом объясняется ограниченное применение расчетов при проектировании вибро- и ударопрочной аппаратуры, недоверие к таким расчетом, предпочтение экспериментальным методам оценки вибропрочности и виброустойчивости конструкций.

Но за расчетами - будущее. Они дают большой экономический эффект, и временная вычислительная техника открывает здесь огромные перспективы.

Программные комплексы совместно с ЭВМ образуют некоторую систему, предназначенную для моделирования механических процессов в проектируемой конструкции, возникающих при ударах и вибрациях. Такие системы стали называть имитационными.

Имитационная система включает в себя следующие основные блоки :

1. Блок построения расчетной модели конструкции. Входной информацией здесь служит описание конфигурации конструкции и материалов ее деталей, описание способа их соединения. На выходе блока получается расчетная модель конструкции в виде системы разрешающих уравнений, описывающих динамическое равновесие дискретных элементов модели.

2. Блок проведения численных экспериментов. На вход этого блока поступает система разрешающих уравнений, а также описание внешних воздействий на конструкцию. B блоке эта система уравнений решается, и результаты решения передаются в блок анализа результатов.

3. Блок анализа результатов вычислений. Здесь происходит преобразование результатов расчета к форме, удобной для конструктора, в соответствии с его заданием.

Говоря о применяемом математическом аппарате, заметим, что в рассматриваемом варианте системы используются идеи метода конечных разностей. И хотя при построении разностных уравнений не применяются явным образом дифференциальные соотношения, тем не менее полученные уравнения обладают аппроксимацией и сходимостью, а алгоритмы - устойчивостью вычислений [23].

Температурные воздействия окружающей среды являются одним из основных климатических факторов, обуславливающих нестабильность и деградацию параметров РЭС. Существенное влияние температуры на стабильность параметров РЭС обусловлено температурной зависимостью электрофизических параметров материалов. Определенную опасность для РЭС представляют резкие колебания температуры окружающей среды вследствие наличия в конструкции сопряженных материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР).

Тепловое проектирование - проектирование конструкции, которое позволяет обеспечить требования к нормальному тепловому режиму аппаратуры. Задачи теплового проектирования РЭА решаются поэтапно в соответствии с иерархическими уровнями конструирования. На каждом этапе параметры конструкции и системы охлаждения выбирают, исходя из требований к характерным температурам модулей (конструктивных единиц) данного уровня. При разработке конструкции и системы охлаждения исходными данными являются требования к допустимым средним температурам блоков и температурам теплоносителей на входе в блоки. Эти допустимые температуры, в свою очередь, определяются при анализе теплового режима блоков и плат на основе требований к допустимым температурам корпусов элементов. Допустимые температуры корпусов элементов находят при анализе температурных полей ИС и МСБ.

Тепловое проектирование на каждом этапе включает решение следующих основных задач: 1) выбор базовой конструкции и схемы системы охлаждения; 2) выбор параметров конструкции и системы охлаждения; 3) расчет температурных полей на данном уровне и проверка выполнения требований к допустимым температурам; 4) оптимизацию параметров конструкции и системы охлаждения [24].

На начальном этапе проектирования для выбора базовых конструкций и их основных параметров используются методики, использующие ограниченную информацию о рассеиваемых мощностях, допустимых температурах, условиях эксплуатации и ограничениях на габариты. При тепловом проектировании блоков возникают задачи выбора базовой схемы системы охлаждения и основных параметров конструкции в условиях, когда отсутствует информация о распределении мощностей по отдельным платам и их размещении в блоке. Исходными данными для решения этой задачи являются суммарная мощность Р_∑ выделяемая в блоке, максимальная температура среды Тср, размеры ячеек на печатных платах lх, ly

Литература [23.24.].