Разработка автоматизированной подсистемы анализа усталостной прочности конструкций печатных узлов при механических воздействиях

• Автор: Першин, Евгений Олегович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 224 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ВОПРОСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНСТРУКЦИЯХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ И РАСЧТА ВРЕМЕНИ ДО УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Актуальность задачи моделирования механических процессов в радиоэлектронных средствах для расчта времени до усталостного разрушения
1.2. Обзор существующих методов и програмхмных средств для моделирования механических процессов в конструкциях РЭС и расчта времени до усталостного разрушения

1.3. Основные задачи исследования.

1.4. Обзор методов и теорий расчта времени до усталостного разрушения

1.4.1. Модель многоцикловой усталости.

1.4.2. Модель малоцикловой усталости

1.4.3. Циклические кривые зависимости напряжения от деформации

1.4.4. Алгоритмы подсчта циклов

1.4.5. Спектральные методы расчета времени до усталостного разрушения
1.5. Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И УСТАЛОСТНОГО АНАЛИЗА КОНСТРУКЦИЙ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
2.1. Принцип взаимодействия пользователя с системой моделирования .
2.2. Разработка метода автоматической генерации конечноэлементных моделей печатных с учетом геометрии радиоэлементов
2.3. Расчт времени до усталостного разрушения конструкций печатных узлов при гармонической вибрации
2.3.1. Учт различия свойств материалов.
2.3.2. Расчт усталости для проводников.
2.4. Расчт времени до усталостного разрушения конструкций печатных узлов при случайной вибрации
2.4.1. Эквивалентные величины при случайной вибрации
2.4.2. Алгоритм определения позиции критической плоскости для критерия максимума нормального напряжения
2.4.3. Применение спектральных методов для расчта времени до разрушения.
2.4.4. Общий алгоритм расчта времени до усталостного разрушения при случайной вибрации
2.4.5. Полный и сокращенный алгоритмы расчта
2.5. Расчт времени до усталостного разрушения конструкций печатных узлов при ударном воздействии
2.5.1. Эквивалентные величины
2.5.2. Подсчт циклов
2.5.3. Коррекция пластичности
2.5.4. Общий алгоритм расчта времени до усталостного разрушения при ударном воздействии.
2.6. Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ
АНАЛИЗА УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.
3.1. Основные задачи разработки автоматизированной подсистемы анализа усталостной прочности конструкций ПУ при механических воздействиях
3.2. Разработка структуры АПС
3.2.1. Организация и структура автоматизированной подсистемы АСОНИКАТМ.
3.2.2. Особенности геометрического моделирования конструкций РЭ в системе АСОНИКАТМ.
3.2.3. Организация и структура автоматизированной подсистемы усталостного анализа конструкций ПУ при механических воздействиях .
3.3. Разработка алгоритмов АПС.
3.3.1. Реализация алгоритма автоматической генерации КЭ модели ПУ с учтом геометрии РЭ
3.3.2. Алгоритм усталостного расчта конструкций ПУ при гармонической вибрации.
3.3.3. Особенности реализации алгоритмов усталостного расчта конструкций ПУ при случайной вибрации и многократном ударе
3.4. Структура управления данными и организация связей между модулями .
3.5. Структура входных и выходных данных.
3.6. Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И АНАЛИЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ ПУ И РЭ ОТ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМ САПР .
4.1. Общая методика синтеза и анализа проектных решений по обеспечению наджности конструкций РЭС при механических воздействиях с применением автоматизированной системы АСОНИКА
4.2. Структура методики синтеза и анализа проектных решений по обеспечению защиты конструкций ПУ и РЭ от усталостного разрушения при механических воздействиях
4.3. Пример использования методики синтеза и анализа проектных решений по обеспечению защиты конструкций ПУ и РЭ от усталостного разрушения при механических воздействиях
4.4. Внедрение результатов диссертационной работы
4.5. Выводы к четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это приводит к накоплению усталостных повреждений в материалах выводов и при длительном воздействии вибрации может привести к обрыву выводов, то есть к потере работоспособности РЭ . В связи с этим время до усталостного разрушения выводов РЭ, которое не должно быть меньше суммарной длительности механических воздействий на аппаратуру в условиях эксплуатации, является важной механической характеристикой. С каждым днем в России разбивается все больше и больше самолетов. Как показывает анализ, одной из главных причин является ,
выработка ресурса для старых самолетов, а для новых механические и тепловые перегрузки аппаратуры, располагаемой на борту. Это происходит потому, что не проводится моделирование РЭС. Проводят, как правило, только испытания, да и то не в процессе проектирования, а уже когда создан опытный образец. При этом при испытаниях никто не контролирует механические ускорения и напряжения на каждом радиоэлементе, а тем более время до усталостного разрушения. Анализ приблизительно 0 отчетов, собранных за 8 лет по результатам механических испытаний приборов и их комплектующих, показали, что усталость является причиной отказов радиоэлементов. В полной мере эти данные относятся к испытаниям на воздействие широкополосной случайной вибрации . Экспериментальные исследования бортовых РЭС при их проектировании являются трудоемкими и в большинстве случаев не позволяют оценить длительную работоспособность РЭ при вибрационных воздействиях, так как время испытаний аппаратуры при номинальных нагрузках достигает десятков тысяч часов, что практически не реализуемо, а проведение ускоренных испытаний требует знания коэффициентов пересчета полученных значений времени до усталостного разрушения выводов РЭ из форсированного режима в номинальный, которые в настоящее время для большинства РЭ неизвестны, тем более что они могут быть получены только экспериментально . Таким образом, в настоящее время весьма актуальна задача компьютерного моделирования РЭ в составе печатных узлов ПУ и блоков РЭС для анализа усталостной прочности радиоэлементов при механических воздействиях. Процессу внедрения компьютерного моделирования в практику конструирования РЭС препятствуют прежде всего высокие требования к пользователю программ моделирования. Освоение современных программ компьютерного моделирования РЭС, учитывая их многофункциональность, в малые сроки практически невозможно. В дополнение к пользовательским навыкам необходимо добавить глубокие теоретические знания в области математики метода конечных элементов и физики протекания механических и тепловых процессов в конструкциях РЭС. Таким образом, для успешного применения программ моделирования необходимо потратить время и деньги на обучение будущих специалистов, что, учитывая динамику темпов производства и нестабильность кадров, в современных условиях неэффективно. Общая схема моделирования механических процессов в конструкциях РЭС на предприятиях где это имеет место представлена на рис. В качестве посредника между конструктором РЭС и используемой системой моделирования зачастую выступает аналитикрасчетчик прочнист. РЭС и без участия разработчика РЭС не может грамотно принимать проектные решения по повышению эксплуатационных возможностей конструкции, а конструктор далек от специфики профессии расчетчика и поэтому не может грамотно поставить задачу расчетчику. Аналитикрасчетчик и конструктор РЭС рассматривают один и то же объект разработки с двух совершенно разных позиций, и именно в сведении двух этих позиций в одну и заключается проблема внедрения компьютерного моделирования механических процессов в практику проектирования РЭС. Рис. В настоящее время разработчик конструктор РЭС как правило не занимается моделированием. А поскольку специалисты в области прочности не разбираются в особенностях объекта проектирования, то им требуется значительное время на построение модели конструкции и ее анализ. В это время разработчик простаивает. Затем возникает множество итераций по согласованию результатов моделирования между расчетчиком и разработчиком.