Практическое занятие №1 методика оптимального проектирования рэс специального назначения

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является освоение студентами методики оптимального проектирования РЭС специального назначения с применением программного обеспечения современных САПР.

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ

Изучить методику оптимального проектирования РЭС специального назначения с применением САПР PRO/Engineer Wildfire 5.0. Проанализировать возможность адаптации методики оптимального проектирования для решения проектных задач по теме магистерской диссертации.

Методические указания по выполнению практического задания

Современные тенденции к возрастанию функциональной и структурной сложности РЭС специального назначения приводит к ужесточению требований к качеству и надёжности изделия, делает практически невозможным изготовление и испытание в реальных условиях опытных образцов изделия, а создание испытательного стенда по стоимости в разы будет превосходить стоимость самого изделия.

Для того, чтобы опытный образец превратился конечный продукт, необходимо проверить десятки вариантов конструкции.

В XXI веке программное обеспечение, основанное на математическом моделировании физических процессов, обеспечивает решение задач, связанных с инженерным анализом изделий.

Математическая модель — это набор уравнений, описывающих реальные физические процессы, протекающие в объекте проектирования. Часть таких процессов описывается системами дифференциальных и интегральных уравнений. Любое физическое явление можно описать математически и изучить «виртуальные» возможности проектируемого устройства.

Насколько полученные результаты моделирования будут близки к истинным возможностям конструкции, зависит от многих аспектов (правильности построения математической модели, используемого программного продукта, обеспечивающего решение такого рода задач и, конечно, квалификации специалистов).

Существует значительное количество программных комплексов, позволяющих моделировать самые разнообразные физические процессы, которые отличаются друг от друга методами решения и имеют различную вычислительную точность.

Хорошие вычислительные пакеты позволяют найти решение с точностью от 0 до 6 % от экспериментальных данных. Таким образом, можно уйти от изготовления в «железе» каждого опытного образца и вести оптимизацию последних на уровне «проектирование модели — моделирование ее работы», до тех пор пока расчетные параметры не будут оптимальными для данного изделия, и только тогда реализовать модель как физический объект.

В ходе процесса проектирования сложной электронной аппаратуры проектировщику приходится многократно решать различные задачи многовариантного анализа и оптимизации конструкции РЭС специального назначения на основе 3D моделирования.

Для обеспечения повышения качества проектных решений целесообразно применять следующую методику оптимального проектирования.

1. Сформировать параметрическую 3D модель проектируемой конструкции.

2. Провести структурный анализ конструкции, выделить возможные альтернативные варианты реализации элементов структурной модели.

3. Для проведения прочностного и теплового анализа конструкции сформировать соответствующие математические модели, выполнить анализ полной 3D модели для оценки первоначального варианта конструкции и оценки временных затрат на одновариантный анализ полной модели.

4. В случае необходимости сокращения временных затрат на анализ конструкции РЭС разработать упрощенные модели (макромодели) элементов конструкции без существенных потерь точности проводимых расчетов.

5. Разработать комплекс математических моделей оптимизационных задач для выбора наилучших вариантов конструкции, выполнить процедуры параметрической оптимизации либо анализа глобальной чувствительности в зависимости от числа варьируемых параметров модели.

6. Обеспечить ведение архива проектов в ходе процесса проектирования, чтобы предоставить проектировщику множество неулучшаемых с точки зрения выбранного критерия качества вариантов конструкции, а также предоставить возможность возврата к вариантам конструкции, ранее исключенным из рассмотрения.

7. Провести апробацию методики оптимального проектирования в процессе разработки конструкции. Защита практического занятия проводится в форме научной дискуссии.