Разработка автоматизированной подсистемы анализа и обеспечения эффективности экранирования электронной аппаратуры на основе численного моделирования электромагнитных процессов

• Автор: Куликов, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЭА.

1Л Защита ЭА от электромагнитных воздействий как важнейший фактор

обеспечения электромагнитной совместимости.

1.2 Обзор методов и программных средств для анализа влияния электромагнитных воздействий на ЭА.

1.2.1 Общий подход к проектированию ЭА с учетом электромагнитных воздействий.

1.2.2 Обшая характеристика граничных задач электродинамики.

1.2.3 Аналитические методы решения задачи оценки влияния электромагнитных воздействий на ЭА
1.2.4 Численные методы решения задачи оценки влияния электромагнитных воздействий на ЭА

Метод моментов

Метод конечных элементов
Техника конечного интегрирования
Метод конечных разностей во временной области.
Метод матриц линий передачи.
1.2.5 Сравнение быстродействия численных методов решения задач электродинамики.
1.2.6 Алгоритм выбора численного метода
1.2.7 Сравнительный анализ численных методов решения граничных задач электродинамики
применительно к задаче расчета эффективности экранирования.
1.2.8 Программные средства для проектирования ЭА с учетом электромагнитных воздействий
I I
.
i I
X
1.3 Основные задачи исследования.
1.4 Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЭА
2.1 Создание трехмерной модели конструкции ЭА
2.2 Назначение материалов
2.3 Поверхности и граничные условия на них.
2.4 Источники возбуждения
2.5 Дискретизация пространства счетной области.
2.6 Автоматизация синтеза модели для расчета эффективности экранирования ЭА.
2.7 Выводы ко второй главе.
ГЛАВА 3. ПОДСИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОМI НИ ГНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ ЭКРАНЭМС.
3.1 Разработка структурной схемы
автоматизированной подсистемы ЭКРАНЭМС
3.2 Разработка графического интерфейса пользователя
3.3 Расчетное ядро подсистемы ЭКРАНЭМС
3.4 Разработка постпроцессора подсистемы ЭКРАНЭМС
3.5 Реализация доступа к БД из подсистемы ЭКРАНЭМС.
3.6 Входные и выходные данные
автоматизированной подсистемы ЭКРАНЭМС
3.7 Выводы к третьей главе.
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКРАНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭА НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ.
4.1 Структура методики обеспечения эффективности экранирования конструкций ЭА на основе численного моделирования электромагнитных процессов
4.2 Пример применения методики обеспечения эффективности экранирования конструкций ЭА на основе численного моделирования электромагнитных процессов.
4.3 Внедрение результатов диссертационной работы.
4.4 Выводы к четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ


Отмечены достоинства универсальных программ, заключающиеся в возможности построения моделей любой степени сложности. Однако применение универсальных систем требует серьезных теоретических знаний и опыта использования данных программ. Кроме того, отсутствие специализированных баз данных по параметрам материалов конструкций ЭА увеличивает время построения. Другим существенным недостатком универсальных профамм является отсутствие средств расчета эффективности экранирования. ЭА. САЕсистем для проведения моделирования. Сформулированы цель работы и задачи, необходимые для достижения поставленной цели. Во второй главе разрабатывается методика автоматизированного синтеза моделей для расчета эффективности экранирования ЭА. Рассматриваются особенности трехмерных геометрических моделей для расчета электромагнитных полей методом конечных элементов. Приведен разработанный алгоритм преобразования трехмерной модели из конструкторской документации в модель, пригодную для расчета методом конечных элементов. Дается описание различных типов материалов сред распространения электромагнитного поля и их электрофизических свойств. Приведено описание различных граничных условий, использующихся при решении граничных задач электродинамики, таких как идеальные электрическая и магнитная стенки, идеально согласованные слои. Рассматривается источник возбуждения счетной области падающая плоская волна. Описываются процесс и особенности дискретизации счетной области на конечные элементы. Делается вывод о том, что конечноэлементная сетка это всегда компромисс между количеством конечных элементов в счетной области и ограниченностью памяти ЭВМ. Во второй главе, приводится разработанная схема взаимодействия конструктора с системой моделирования в процессе синтеза модели в терминологии лингвистического обеспечения систем автоматизированного проектирования, которая является основой разрабатываемой подсистемы обеспечения эффективности экранирования электронной аппаратуры на основе численного моделирования электромагнитных процессов. В третьей главе, согласно предложенной схеме моделирования и представленным во второй главе алгоритмам, разработана структура автоматизированной подсистемы обеспечения эффективности экранирования электронной аппаратуры на основе численного моделирования электромагнитных процессов. В третьей главе были проведены сравнительные тесты самых популярных расчетных ядер , и библиотеки , который показал, что в качестве расчетного ядра предпочтительнее использовать . Разработана схема взаимодействия расчетного ядра и графического интерфейса пользователя. В ходе разработки постпроцессора был проведен сравнительный анализ существующих интерфейсов прикладного программирования I для выполнения визуализации в трехмерном пространстве конструкций и результатов расчетов. В ходе анализа было выявлено, что I является наиболее подходящим для выполнения трехмерной визуализации в подсистеме обеспечения эффективности экранирования электронной аппаратуры. В третьей главе приведено описание системы управления базами данных СУБД , используемой в общей базе данных БД. Описывается реализация доступа к БД, содержащей электрофизические параметры используемых конструкционных материалов из разрабатываемой подсистемы. В четвртой главе также приведн пример использования разработанной методики. На примере продемонстрированы малые временные затраты и относительная легкость процесса моделирования. Представлено описание экспериментальных исследований. Погрешность результата по сравнению с экспериментальными данными по эффективности экранирования электрического поля составила не более , по эффективности экранирования магнитного поля не более . Полученная точность доказывает адекватность моделей и позволяет их применять на ранних этапах проектирования конструкций ЭА и обеспечивать высокую эффективность экранирования аппаратуры, что является одним из важнейших условий ЭМС. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в практику проектирования ряда предприятий и в учебный процесс высшего учебного заведения.