Механический анализ конструкции бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов

• Автор: Бовсуновский, Александр Борисович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Моделирование механических воздействий на бортовую РЭА космических аппаратов
1.1 Обзор современных средств проведения МА РЭА
1.2 Математическое моделирование РЭА на этапах проектирования и наземной экспериментальной отработки
1.2.1 Проведение МА РЭА на этапах предварительного и эскизного проектирования
1.2.2 Проведение МА РЭА на этапе лабораторной отработки
1.2.3 Проведение МА РЭА на этапах конструкторской доводки и предварительных испытаний
1.3 Критерии разрушения конструктивных элементов РЭА и способы их отслеживания
1.4 Выводы по первой главе
2 Применение метода конечных элементов для проведения МА РЭА
2.1. Физическая постановка задачи
2.2. Решение задач МА методом конечных элементов
2.2.1. Анализ статических воздействий
2.2.2. Модальный анализ
2.2.3. Гармонический анализ
2.2.4. Анализ действия широкополосной случайной вибрации и удара
2.3 Организация и проведение многоуровневого МА методом конечных
элементов
2.3.1 Верхний уровень МА
2.3.2 Нижний уровень МА
2.3.3 Перенос граничных условий с верхнего уровня МА на нижний
2.4 Выводы по второй главе

3 Принципы создания КЭМ РЭА для многоуровневого механического
анализа
3.1 Моделирование БНК РЭА
3.2 Моделирование К НК РЭА
3.3 Моделирование ЭРИ
3.4 Моделирование контактов и адгезионных соединений
3.7 Выводы по третьей главе
4 Программный комплекс автоматизации проведения многоуровневого
механического анализа РЭА
4.1 Архитектура программного комплекса подготовки и проведения
многоуровневого МА РЭА
4.1 Структура базы данных программного комплекса
4.4 Реализация программного комплекса многоуровневого МА РЭА
4.5 Верификация модели и результаты расчетов
4.3 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список принятых сокращений
Список используемых источников

Введение
Актуальность темы исследования. Процесс создания космического аппарата (КА) включает в себя этапы, связанные с проектированием, изготовлением и экспериментальной отработкой отдельных агрегатов, систем и аппарата в целом. На всех этапах проводится большое количество испытаний, различных по целям, задачам, методам, уровню проведения и стоимости. При этом затраты на проведение испытаний могут составлять до 80% от стоимости всех работ[1].
Постоянное усложнение и повышение стоимости современных КА требуют соответствующих изменений как в стратегии проектирования, так и в программах экспериментальной отработки. Как следствие, все больше внимания уделяется повышению эффективности технологии проектирования, производства и испытаний бортовой аппаратуры ракетно-космической техники. Среди требований, предъявляемых к приборам космического назначения, важное место занимают характеристики стойкости и долговечности при воздействии механических нагрузок. В современных условиях до 40% возникающих проблем механической надежности решаются при помощи испытаний в рамках наземной экспериментальной отработки (НЭО)[47]. Совершенствование средств математического моделирования процессов деформирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) постепенно уменьшает эту долю, выводя решение ряда проблем в область проектирования. Современный опыт и технологии проектирования РЭА показывают, что использование математической модели изделия позволяет не только существенно сократить сроки разработки, но также и снизить объемы НЭО за счет сокращения итераций доводки опытных образцов до конечного продукта.
Задачи моделирования на этапах проектирования и отработки имеют индивидуальные особенности, связанные как с различиями в объеме информации об изделии, так и с целями исследований. Зачастую эти задачи решаются при помощи различных инструментов и методик, что затрудняет использование

2 Применение метода конечных элементов для проведения МА РЭА
При использовании метода конечных элементов для решения задач механики сплошной среды, область пространства, занимаемая исследуемым телом, разделяется на конечное число подобластей, каждая из которых рассматривается как элемент с индивидуальным набором искомых параметров (иначе называемых степенями свободы) и физико-механическими свойствами материала. В наборе искомых параметров всегда присутствуют узловые перемещения. В зависимости от типа элемента в данном наборе могут также присутствовать углы поворота узла относительно координатных осей, прочие параметры, отражающие специфику процесса деформирования элемента. Искомые параметры в каждом из элементов аппроксимируются функциями специального вида по значениям этих параметров в узловых точках элемента. После подстановки аппроксимирующих функций в определяющие уравнения физической постановки задачи, неизвестными (искомыми) величинами становятся параметры аппроксимации. То есть происходит переход от поиска характеристик в точках по всему объему тела к поиску соответствующих значений в узловых точках элементов. В зависимости от вида определяющих уравнений, поиск параметров аппроксимации может проводиться методом Ритца или Бубнова-Галеркина[68].