Повышение точности моделирования механических процессов в радиоэлектронных средствах на основе разработки автоматизированной подсистемы САПР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Соловьев, Дмитрий Борисович
- Специальность ВАК РФ05.13.12
- Количество страниц 318
Оглавление диссертации кандидат технических наук Соловьев, Дмитрий Борисович
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭС НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
1Л. Основные современные автоматизированные средства для проведения расчётов РЭС на механические воздействия и проблемы связанные с проведением моделирования
1.2. Анализ существующих программных систем для проведения расчётов аппаратуры на различные механические воздействия и оценка эффективности той или иной системы
1.3. Цель, основные задачи, научная новизна, практическая полезность исследования
1.4. Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ФИЗИКО-
МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РЭС И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШКАФОВ РЭС
2.1. Выбор методов идентификации и оптимизации для создания системы автоматизированного проектирования (САПР), ориентированной на идентификацию физико-механических параметров радиоэлектронных средств
(РЭС)
2.2. Разработка алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков, шкафов, печатных узлов (ПУ) РЭС в точке и по графику при вибрационных воздействиях
2.2.1. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков и шкафов РЭС в точке при вибрационных воздействиях
2.2.2. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков и шкафов РЭС по графику при вибрационных воздействиях
2.2.3. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов (ПУ) в точке при вибрационных воздействиях
2.2.4. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов (ПУ) по графику при вибрационных воздействиях
2.3. Разработка алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков и шкафов РЭС, печатных узлов (ПУ) в точке и по графику при ударных воздействиях
2.3.1. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков и шкафов РЭС в точке при ударных воздействиях
2.3.2. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов блоков и шкафов РЭС по графику при ударных воздействиях
2.3.3. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов РЭС в точке при ударных воздействиях
2.3.4. Идентификация физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов РЭС по графику при ударных воздействиях
2.4. Разработка алгоритма моделирования типовых конструкций шкафов РЭС в подсистеме ШКАФ-М
2.5. Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РЭС И АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В
ПРОИЗВОЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ШКАФОВ РЭС
3.1. Структура подсистемы ИДЕНТИФИКАЦИЯ
3.2. Структура подсистемы ШКАФ-М
3.3. Структура входных и выходных данных подсистемы ИДЕНТИФИКАЦИЯ
3.3.1. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей блоков и шкафов РЭС в точке при воздействии гармонической вибрации
3.3.2. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей блоков и шкафов РЭС по графику при воздействии гармонической вибрации
3.3.3. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей блоков и шкафов РЭС в точке при ударном воздействии
3.3.4. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей блоков и шкафов РЭС по графику при ударном воздействии
3.3.5. Структура входных и выходных данных при проведении
идентификации физико-механических параметров математических моделей
печатных узлов РЭС в точке при воздействии гармонической вибрации
4
3.3.6. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей печатных узлов РЭС по графику при воздействии гармонической вибрации
3.3.7. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей печатных узлов РЭС в точке при ударном воздействии
3.3.8. Структура входных и выходных данных при проведении идентификации физико-механических параметров математических моделей печатных узлов РЭС по графику при ударном воздействии
3.4. Структура входных и выходных данных подсистемы ШКАФ-М
3.5. Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПУ, БЛОКАХ И ШКАФАХ РЭС НА РАННИХ ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Стру ктура методики
4.2. Пример применения автоматизированной подсистемы идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС на примере расчета шкафа на механические воздействия
4.3. Внедрение результатов диссертационной работы
4.4. Выводы к четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А_Акты внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ОТЧЕТ ПРОВЕДЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ШКАФА РЭС ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ В ПОДСИСТЕМЕ ШКАФ-М
ПРИЛОЖЕНИЕ В ПОДСИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РЭС ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г_ПОДСИСТЕМА АНАЛИЗА ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШКАФОВ И СТОЕК РЭС НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШКАФ-М
ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», 05.13.12 шифр ВАК
Математическое и программное обеспечение человеко-машинных интерфейсов для моделирования бортовых приборов и систем2009 год, кандидат технических наук Русановский, Сергей Александрович
Метод оптимального проектирования конструкций радиотехнических устройств на виброизоляторах2002 год, кандидат технических наук Данилов, Михаил Михайлович
Разработка 3-D модели визуализации тепловых и механических процессов в блоках электронных приборов2007 год, кандидат технических наук Щемелинин, Дмитрий Александрович
Разработка автоматизированной подсистемы анализа усталостной прочности конструкций печатных узлов при механических воздействиях2012 год, кандидат технических наук Першин, Евгений Олегович
Оптимизация методов проектирования низковольтных комплектных устройств с учетом дестабилизирующих факторов2005 год, кандидат технических наук Ежов, Алексей Сергеевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности моделирования механических процессов в радиоэлектронных средствах на основе разработки автоматизированной подсистемы САПР»
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день для проведения механических расчётов, как можно проследить по [1,2,3,4], радиоэлектронных средств (РЭС) на различные механические воздействия, как правило, используют компьютерные системы инженерного анализа (Computer-Aided Engineering, CAE).
В [5] сказано, что развитие CAE-систем происходит за счёт постоянного прогресса в компьютерной индустрии. Постепенно окрепло понимание того, что успеха в производственной деятельности в современных условиях можно добиться, только используя компьютерное моделирование. Это позволяет повысить качество продукции, ускорить её выпуск и сократить затраты на разработку.
Но стоит отметить, что достаточно длительное время CAE-системы не находили признания в производстве, уступая место традиционным методикам расчётов и испытаний. Вопросы испытаний подробно рассмотрены в [6,7,8,9,10,11]. Но постепенно ряд успешных проектов, выполненных с применением CAE-систем, завоевал им популярность. Параллельно с развитием программного обеспечения, происходит постоянное развитие аппаратного обеспечения, а его стоимость снижается, следовательно, компьютерные аппаратные ресурсы становятся доступнее, что является очень важным в виду большой вычислительной емкости инженерных расчетов. Несколько лет назад для них использовались дорогие мощные серверы, а сейчас настольные персональные компьютеры справляются с теми же задачами.
Однако, работа с современной CAE-системой остается крайне трудоёмким и наукоёмким, требующим наличия большого опыта в той области знаний, в которой проводится моделирование, занятием. Также, несмотря на значительно возросшую роль производительности вычислительной техники, ее мощностей все ещё на данном этапе развития остается недостаточно для построения модели механических процессов, позволяющей в полном объеме отразить все свойства реального объекта с максимальной точностью. Это является достаточно серьёзной проблемой, так как для получения точных резуль-
7
татов расчёта необходимо, чтобы расчётная модель максимально точно отражала характеристики реального объекта с геометрической точки зрения. На данном же этапе для проведения механических расчетов в основном используются упрощённые с геометрической точки зрения модели.
Помимо геометрических характеристик весьма весомую роль при моделировании механических процессов играют физико-механические параметры математических моделей, используемые в расчётах. Одной из серьёзных проблем при современном компьютерном моделировании реальных физических процессов, является процесс идентификации физико-механических параметров рассчитываемой конструкции. При идентифицированных параметрах, учитывая, что геометрически расчётная модель максимально схожа с реальной конструкцией удаётся добиться совпадения расчётных амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) конструкции с экспериментальными. В современных компьютерных системах механического моделирования таких как: NASTRAN, Patran, ADAMS, Dytran, MARC, ANSYS, LS-DYNA, ABAQUS, COSMOS отсутствует механизм идентификации физико-механических параметров и учёта нелинейности физико-механических свойств при возникающих в конструкции напряжениях. С другой стороны, учитывая тот факт, что, несмотря на бурное развитие электронно-вычислительной техники в последние десятилетия, появление достаточно мощных суперкомпьютеров, возможность массового использования такого рода оборудования все еще далека от потребностей проектирования, учитывая высокую стоимость такого рода вычислительных средств. Также отметим, что развитие аппаратных средств происходит очень быстрыми темпами, а, следовательно, при дальнейшем развитии элементной базы, используемой при создании компьютеров, удастся максимально решить проблемы построения геометрической модели по всем геометрическим параметрам, совпадающей с реальным объектом. Но проблемы идентификации физико-механических параметров конструкции и учета нелинейности физико-механических свойств конструкции в зависимости от возникающих напряжений решать сложнее, так как в данной ситуации приходится принимать во
8
внимание постоянное появление новых наиболее технологичных материалов, используемых при конструировании.
Процесс идентификации параметров математических моделей позволяет:
• провести экспериментальные исследования конструкции однократно и далее, проведя процесс идентификации физико-механических параметров конструкции работать уже непосредственно с электронной моделью изделия;
• как следствие из вышесказанного: сокращение сроков производства, увеличение надежности продукции, снижение влияния человеческого фактора на процесс производства высокотехнологичной, наукоёмкой и дорогостоящей продукции;
• путём проведения научных исследований накапливать электронные модели изделий с параметрами расчётных моделей наиболее близкими к параметрам реальных конструкций, что при современных условиях производства является наиболее важным;
• существенно снизить стоимость готовой продукции, максимально используя компьютерное моделирование конструкции с идентифицированными параметрами на ранних этапах проектирования, учитывая, что процедура натурных испытаний является крайне дорогостоящей и длительной во времени.
О том, что задача идентификации является крайне актуальной, свидетельствует наличие большого числа научных трудов по данной тематике. Проблемам идентификации посвятили свои научные труды такие учёные, как Хо Б.Л.[12] (Но B.L.), Кальман Р.Е.[12] (Kaiman R.E.), Астром К.Д.[13] (Astrom K.J.), Эйкхофф П.[13] (Eykhoff Р.), Сейдж Э.Г.[14] (Sage E.G.), Мелса Дж.Л.[14] (Melsa J.L.), Аоки М.[15] (Aoki М.), Райбман Н.С.[16], Цыпкин Я.3.[17], Ибрагимов И.А.[18], Хасьминский Р.3.[18], Шалумов А.С.[19],
9
Сольницев Р.Щ20], Альбрэхт Э.Г.[21], Нанахара Т.[22] (КапаЬага Т.), Катси-каделис Д.Т.[23] (Ка181каёеН8 J.T.), Мирошник И.В.[24], Черноруцкий И.Г.[25,26] и другие.
Указанными авторами внесен значительный вклад в теорию и практику решения задач идентификации и, в частности, в идентификацию физико-механических параметров РЭС. Однако, в данных работах отсутствует описание средств автоматизации процесса идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС, позволяющих в минимальные сроки и с минимальными затратами проводить идентификацию физико-механических параметров математических моделей РЭС и принимать решение об адекватности идентифицированных параметров при сравнении расчетных графиков АЧХ и амплитудно-временных характеристик (АВХ) с экспериментальными графиками. Кроме того, отсутствуют методы и алгоритмы расчёта идентифицированных параметров математических моделей РЭС.
Таким образом, для создания конкурентоспособных и высоконадежных РЭС актуальной проблемой является решение задач автоматизированной идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС, как на программном, так и на методическом уровнях.
В рамках работы над диссертацией передо мной стоял выбор расчётного ядра для создания подсистемы идентификации параметров. При решении данной задачи я учёл тот факт, что разработка современных САЕ-систем [27,28] ведётся с использованием расчётного ядра построенного на методе конечных элементов. Выбор в пользу конечно-элементного р ешателя был сделан неслучайно, так как среди систем, построенных на МКЭ, есть универсальные пакеты, например АЫ8У8, позволяющие проводить всевозможное моделирование в самом широком диапазоне научных задач, что является немаловажным фактором. Но главным фактором при выборе расчётной системы является, конечно, ее функциональность, а функциональность системы А№У8, как будет описано чуть ниже, ни в чем не уступает остальным САЕ-системам. А поскольку система А№У8 ни в чём не уступает остальным САЕ-системам, и с
10
данной системой мы уже работаем продолжительное время, как и большая часть аудитории пользователей САЕ-систем, приходим к выводу, что использование системы АК8У8 для решения задач данного исследования является наиболее обоснованным. Также в современных САЕ-системах отсутствует интерфейс проектирования типовых конструкций блоков и шкафов РЭС [29,30,31,32,33,34,35,36,37,38] для ранних этапов проектирования. Поэтому существует необходимость в его создании. В А1чГ8У8, как показало исследование, отсутствует механизм получения достоверных физико-механических параметров математической модели, рассчитываемой конструкции с учётом зависимости её демпфирующих свойств [39] от напряжений, возникающих в рассчитываемой конструкции. Это так же свидетельствует о необходимости создания такого механизма. Также в ходе исследований выяснилось, что в САЕ-системах, при моделировании механических процессов в печатных узлах РЭС [40] помимо метода конечных элементов используется расчётное ядро, построенное на методе конечных разностей. Здесь также отсутствует механизм получения достоверных физико-механических параметров математической модели, рассчитываемого печатного узла с учётом зависимости её демпфирующих свойств от напряжений, возникающих в рассчитываемой модели печатного узла. Поэтому существует необходимость в создании такого механизма, но уже для расчётного ядра, построенного на методе конечных разностей. Так же следует отметить, что как показала практика, для различных возмущающих факторов, влияющих на аппаратуру, физико-механические параметры отличаются. На основании рассмотренных проблем сформулируем цель и перечислим задачи данного исследования.
Целью работы является повышение точности моделирования механических процессов в РЭС для обеспечения требований нормативно-технической документации по механическим характеристикам за счет применения средств автоматизации идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС.
Для реализации цели данной работы согласно вышеизложенным предложениям необходимо решить следующие задачи:
• Исследование особенностей конструкций РЭС с точки зрения идентификации физико-механических параметров математических моделей.
• Разработка алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при вибрационных воздействиях.
• Разработка алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при ударных воздействиях и линейном ускорении.
• Разработка алгоритмов моделирования механических процессов в типовых конструкциях шкафов РЭС.
• Практическая реализация разработанных алгоритмов в виде автоматизированной подсистемы идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС.
• Разработка графических интерфейсов ввода-вывода для моделирования механических процессов в шкафах РЭС и практическая реализация автоматизированной подсистемы анализа типовых конструкций шкафов и стоек РЭС на механические воздействия.
• Разработка методики идентификации и моделирования механических процессов [41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52] в ПУ, блоках и шкафах РЭС на ранних этапах проектирования.
• Внедрение созданной методики в практику проектирования на промышленных предприятиях и в учебный процесс вузов.
Научная новизна р езультатов диссертационной работы заключается в разработке:
- алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов (ПУ), блоков и шкафов радиоэлектронных средств (РЭС) в точке и по графику при вибрационных воздействиях, позволяющих определять модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент механических потерь (КМП), коэффициент зависимости КМП от напряжения для моделирования при вибрационных воздействиях;
- алгоритмов идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов ПУ, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при ударных воздействиях и линейном ускорении, позволяющих определять модуль упругости, коэффициент Пуассона, КМП, коэффициент зависимости КМП от напряжения для моделирования при ударных воздействиях и линейном ускорении;
- структуры автоматизированной подсистемы идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС, обеспечивающей удобный проектировщику РЭС язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода и позволяющей конструктору по идентифицированным параметрам проводить анализ ускорений в частотной и временной областях с учетом нелинейности модели демпфирования;
- методики идентификации и моделирования механических процессов в ПУ, блоках и шкафах РЭС на ранних этапах проектирования, позволяющей в минимальные сроки и с минимальными затратами осуществлять автоматизированное построение математических моделей ПУ, блоков и шкафов, проводить расчет на различные механические воздействия и принимать решение об обеспечении стойкости ПУ, блоков и шкафов к механическим воздействиям.
Практическая полезность работы состоит в том, что использование созданных методических и программных средств позволяет повысить эффективность моделирования и сократить сроки и стоимость ранних этапов проектирования РЭС с соблюдением требований нормативной документации по механическим характеристикам.
С учетом всего вышеописанного можно сделать следующие выводы:
1) В настоящий момент наблюдается переломный момент в концепциях производства конкурентоспособной, качественной, наукоёмкой и относительно недорогой продукции.
2) Как правило, добиться всех вышеперечисленных критериев производства, описанных в первом пункте, позволяет широкое использование математического моделирование реальных физических процессов на ранних этапах проектирования и повсеместное внедрение автоматизации, как в производстве, так и в проектировании.
3) Также нельзя не отметить, что на данном этапе развития науки и техники невозможно отказаться от натурных испытаний проектируемого изделия, но очень важно отметить, что уже сейчас можно заменить большую часть испытаний, проводимых на ранних этапах проектирования, математическим моделированием, что существенно снижает стоимость продукции, и, несомненно, повышает её качество.
4) После рассмотрения современных подходов к расчёту РЭС и САЕ-систем реализующих эти подходы, и недостатков этих систем были сформулированы основные задачи настоящего исследования.
С учётом вышеперечисленных проблем делаем заключение о необходимости:
1) Исследовать особенности конструкций РЭС с точки зрения идентификации физико-механических параметров математических моделей.
2) Разработать алгоритмы идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при вибрационных воздействиях.
3) Разработать алгоритмы идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов печатных узлов,
блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при ударных воздействиях и линейном ускорении.
4) Разработать алгоритмы моделирования механических процессов в типовых конструкциях шкафов РЭС.
5) Практически реализовать разработанные алгоритмы в виде автоматизированной подсистемы идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС.
6) Разработать графические интерфейсы ввода-вывода для моделирования механических процессов в шкафах РЭС и практически реализовать в виде автоматизированной подсистемы анализа типовых конструкций шкафов и стоек РЭС на механические воздействия.
7) Разработать методику идентификации и моделирования механических процессов в ПУ, блоках и шкафах РЭС на ранних этапах проектирования.
8) Внедрить созданную методику в практику проектирования на промышленных предприятиях и в учебный процесс вузов.
Похожие диссертационные работы по специальности «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», 05.13.12 шифр ВАК
Метод взаимодействия "проектировщик - система" для моделирования механических процессов в несущих конструкциях радиоэлектронных средств2003 год, кандидат технических наук Фадеев, Олег Алексеевич
Автоматизация создания параметрических тепловых моделей типовых конструкций радиоэлектронных средств2009 год, кандидат технических наук Шалумова, Наталья Александровна
Разработка подсистемы моделирования механических процессов в элементах конструкций радиоэлектронных средств на ранних этапах проектирования2012 год, кандидат технических наук Травкин, Дмитрий Николаевич
Разработка автоматизированной подсистемы обеспечения стойкости радиоэлектронных средств к механическим воздействиям на основе систем виброизоляции2011 год, кандидат технических наук Малов, Антон Владимирович
Усталостное разрушение пластинчатых и стержневых элементов конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры при динамической нагрузке2008 год, кандидат технических наук Рощин, Константин Владимирович
Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Соловьев, Дмитрий Борисович
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, рассмотрим основные результаты, достигнутые по итогам диссертационной работы:
1. Исследованы особенности конструкций РЭС с точки зрения идентификации физико-механических параметров математических моделей.
2. Разработаны алгоритмы идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов ПУ, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при вибрационных воздействиях, позволяющие определять модуль упругости, коэффициент Пуассона, КМП, коэффициент зависимости КМП от напряжения для моделирования при вибрационных воздействиях.
3. Разработаны алгоритмы идентификации физико-механических параметров математических моделей механических процессов ПУ, блоков и шкафов РЭС в точке и по графику при ударных воздействиях и линейном ускорении, позволяющие определять модуль упругости, коэффициент Пуассона, КМП, коэффициент зависимости КМП от напряжения для моделирования при ударных воздействиях и линейном ускорении.
4. Разработаны алгоритмы моделирования механических процессов в типовых конструкциях шкафов РЭС.
5. Разработана структура и осуществлена программная реализация автоматизированной подсистемы идентификации физико-механических параметров математических моделей РЭС, обеспечивающей удобный проектировщику РЭС язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода и позволяющей конструктору по идентифицированным параметрам проводить анализ ускорений в частотной и временной областях с учетом нелинейности модели демпфирования.
6. Разработаны графические интерфейсы ввода-вывода для моделирования механических процессов в шкафах РЭС и осуществлена программ-
ная реализация автоматизированной подсистемы анализа типовых конструкций шкафов и стоек РЭС на механические воздействия.
7. Разработана методика идентификации и моделирования механических процессов в ПУ, блоках и шкафах РЭС на ранних этапах проектирования, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами осуществлять автоматизированное построение математических моделей ПУ, блоков и шкафов, проводить расчет на различные механические воздействия и принимать решение об обеспечении стойкости ПУ, блоков и шкафов к механическим воздействиям.
8. Проведено внедрение созданной методики в практику проектирования на промышленных предприятиях и в учебный процесс вузов.
В заключение хочется выразить благодарность моему научному руководителю, профессору, доктору технических наук, основателю научной школы -Шалумову Александру Славовичу за его внимание, отзывчивость, терпение и профессионализм.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соловьев, Дмитрий Борисович, 2013 год
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Кузьмин М.А., Лебедев Д.Л., Попов Б.Г. Расчёты на прочность элементов многослойных композитных конструкций - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2012.-341 с.
2. Кофанов Ю.Н., Новиков Е.С., Шалумов A.C. Информационная технология моделирования механических процессов в конструкциях радиоэлектронных средств. - М.: Радио и связь, 2000. - 160с.
3. Шалумов A.C., Кофанов Ю.Н., Куликов O.E., Травкин Д.Н., Соловьев Д.Б., Першин O.E. Динамическое моделирование сложных радиоэлектронных систем // Динамика сложных систем. - 2011. - № 3. - С.51-59.
4. Фадеев O.A., Шалумов A.C. Разработка метода автоматизированного моделирования механических процессов в блочных несущих конструкциях радиоэлектронных средств //"Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий": Тез.докл./ Международная научно-техническая конференция и Российская научная школа. - 4.1. - М.; Сочи, 2001. - С.9.
5. [Электронный ресурс]. Программное обеспечение CAE - Computer Aided Engineering [сайт].[2012].URL: http://cae.ustu.ru/cont/soft/cae.htm (дата обращения: 16.06.2012)
6. Остроменский П.И. Вибрационные испытания радиоаппаратуры и приборов. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1992. - 173с.
7. Малинский БД. Контроль и испытания радиоаппаратуры. - М.: Энергия, 1970. - 336с.
8. Шалумов A.C. Компьютерный измерительный стенд для определения динамических характеристик радиоэлектронных средств// Измерительная техника. - 1996. -№3. -С.22-24.
9. Доминич А.П. Планирование испытаний РЭА на вибростойкость// Радиоэлектроника (состояние и тенденции развития). - 1993. - N2. - С. 16-30.
10. Глудкин О. П., Енгалычев А.Н., Коробов А.И., Трегубое Ю.В. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987. -272 с.
И. Бояршинова А. К., Фишер А. С. Теория инженерного эксперимента: текст лекций. - Челябинск: Издательствово ЮУрГУ, 2006. - 85 с.
12. Но B.L., Kalman R.E. Effective construction of linear state-variable models from input-output functions.— Regelungstechnik, vol.12, 1965.— pp. 545— 548.
13. Astrom K.J., Eykhoff P. System identification — A survey. Automatica, vol. 7, pp. 123—162, 1971.
14. Sage E. G., Melsa J. L., System identification - Academic press, vol.8, 1971,- 221 p.
15. Аоки M. Введение в методы оптимизации. - М.: Наука, 1977. - 334 с.
16. Райбман Н.С. Дисперсионная идентификация.— Москва: Наука, 1981.-336 с.
17. Цыпкин Я.З. Информационная теория идентификации.— Москва: Наука, 1995.-432 с.
IS. Ибрагимов И.А., Хасъминский Р.З. Асимптотическая теория оценивания. — Москва: Издательство: Наука: 1979. - 528 с.
19. Шалумов А. С. Моделирование механических процессов в конструкциях РЭС на основе МКР и аналитических методов: Учебное пособие. - Ковров: Ковровская государственная технологическая академия, 2001. - 296с.
20. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления: Учеб. для вузов. - М.:Высш.шк.,1991. - 335с.
21. Альбрэхт Э.Г. Методика построения и идентификации математических моделей макроэкономических процессов // Электронный журнал «Исследовано в России». - Т. 5. - 2002. - с. 54-86.
22. Nanahara Т., Yamashita К., Inoue Т. Identification of System Characteristics of a Power System with Time Series Data-Identification of Frequency Fluctu-
165
ation Characteristics of a Small-Scale Isolated System // Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. - 2004. - Vol.124. - № 1. - p. 23-31.
23. Katsikadelis J.T. System identification by the analog equation method // Boundary Elements XVII Transaction: Modelling and Simulation. - Wessex: Institute of Technology, 1995. - Vol. 10. - P. 512-524.
24. Мирошник И. В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы. - СПб.: Питер, 2006. - 272 с.
25. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления : Учебное пособие. - СПб.: Питер, 2004. - 256 е.: ил.
26. Черноруцкий И. Г. Оптимальный параметрический синтез: Электротехнические устройства и системы. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 128с.
27. Шалумов A.C., Малютин Н.В., Кофанов Ю.Н. и др. Автоматизированная система АСОНИКА для проектирования высоконадежных радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий. Том 1. Под ред. Кофанова Ю.Н., Малютина Н.В., Шалумова A.C. - М.: Энергоатомиздат, 2007 - 368 с.
28.Шалумов A.C., Куликов O.E., Соколов А.Д., Соловьев Д.Б., Першин Е.О. Многокомпонентный программный комплекс АСОНИКА для анализа и обеспечения стойкости аппаратуры к внешним воздействующим факторам и надежности / «Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сборник научных трудов. Седьмой выпуск. - Ульяновск: УлГТУ, 2010. - С. 179-191.
29. Фадеев O.A., Орлов A.B., Шалумов A.C. Методика моделирования механических и тепловых процессов в элементах конструкций на основе систем ANS YS и АСОНИКА// "Управление в технических системах - XXI век": Сборник научных трудов III Международной научно-технической конференции. - Ковров, 2000. - С. 155-157.
30. Фадеев O.A., Орлов A.B., Шалумов A.C. Моделирование типовых конструкций с помощью автоматизированной системы ANS YS //"Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий": Тез.докл./ Международная научно-техническая конференция и Рос-
166
36. Колътюков H.A., Белоусов O.A. Проектирование несущих конструкций радиоэлектронных средств: Учебное пособие. - Тамбов : ТГТУ, 2009. - 84 с.
37. Шимкович A.A. Проектирование несущих конструкций электронных устройств: Учеб. пособие. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2003. - 308 с.
38. Фомин A.B., Умрихин О.Н., Митюшин М.Ф. Инженерные методы обеспечения качества при проектировании ЭС. - М.: Изд-во МАИ, 2007. -216с.
39. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов: Справочник. - Киев: Наукова думка. -1971,375с.
40. Подсистема анализа и обеспечения стойкости конструкций радиоэлектронной аппаратуры к тепловым, механическим и комплексным воздействиям АСОНИКА-ТМ/ ЮН. Кофанов, A.C. Шалумов, К.Б. Варицев и др.: Учеб. пособие. - М.: МГИЭМ, 2000. - 61с.
41. Мельников Г.И. Динамика нелинейных механических и электромеханических систем. -Л.:Маш. 1975. 200 с.
42. Токарев М.Ф., Талицкий E.H., Фролов В.А. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. - М., 1983. - 256с.
43. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. - М.: Сов. радио, 1971. - 344с.
44. Карпушин В.Б. Виброшумы в радиоаппаратуре. - М.: Сов.радио, 1973. -418с.
45. Кофанов ЮН. и др. Информационная технология моделирования механических процессов в конструкциях радиоэлектронных средств. - М.: Радио и связь, 2000. - 160с.
46. Ильинский В. С. Защита аппаратов от динамических воздействий. М., Энергия, 1970. - 224 с.
47. Каленкович Н.И., Фастовец Е.П., Шамгин Ю.В. Механические воздействия и защита радиоэлектронных средств: Учеб.пособие для вузов. -Минск: Высшая школа, 1989. - 244с.
48. Маквецов E.H., Тартаковский А.М. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1993. -200с.
49. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти томах. - Т. 1. Колебания линейных систем/ Под ред. В.В.Болотина. - М.: Машиностроение, 1978. - 352с.
50. Моделирование тепловых и механических процессов в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры с помощью подсистемы АСОНИКА-ТМ/ Ю.Н. Кофанов, A.C. Шалумов, КБ. Варицев и др.; Под ред. Ю.Н. Кофа-нова. - М.: МГИЭМ, 1999. - 139с.
51. Система государственных испытаний продукции. Испытания изделий машиностроения. Классификация механических воздействий. Методические рекомендации МР 132-84. - М.: ВНИИНМАШ, 1984. - 68с.
52. ГОСТ РВ 20.39.304. Государственный стандарт Российской Федерации. Комплексная система общетехнических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам. - М. : 22-й ЦНИИИ МО РФ, 1997. - 150с.
53. [Электронный ресурс]. Развитие систем автоматизированного проектирования [сайт].[2012].URL:http://engine.aviaport.ru/issues/45/page56.html (дата обращения: 15.06.2012)
54. Системы автоматизированного проектирования: В 9 кн. Кн.4. Математические модели технических объектов: Учеб. пособие для втузов/5. А. Трудоношин, Н.В.Пивоварова; под ред. И.П.Норенкова. - М.: Высшая школа, 1986. - 160с.
55. Бате Н., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М. Стройиздат. 1982. 448 с.
56. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимации. М.: Мир. 1986
57. Сегерлинд М. Применение метода конечных элементов. М.: Мир 1979.-392с.
58. Трушин С.И. Метод конечных элементов. Теория и задачи. - М.: Изд-во «АСВ», 2008. - 256 с.
59. Самогин Ю. Н., Хроматов В. Е., Чирков В. П. Метод конечных элементов в задачах сопротивления материалов. - М.: Изд-во «Физматлит» 2012.-200 с.
60. Белкин А.Е., Гаврюшин С.С. Расчёт пластин методом конечных элементов - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 232 с.
61. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы-М.: Наука, 1981. - 416 с.
62. Магометов K.M., Холодов A.C. Сеточно-характеристические численные методы - М.: Наука, 1988. - 290 с.
63. Варвак П.М., Варвак Л. П. Метод сеток в задачах расчета строительных конструкций - М.: Стройиздат, 1977 г., 154 с
64. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -336 с.
65. Вермишев Ю.Х. Основы автоматизации проектирования. - М.: Радио и связь, 1988 - 278с
66. .Кондаков А.И. САПР технологических процессов //Высшее профессиональное образование. - М.: Издательский центр "Академия", 2010. - 272с.
67. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1994. - 207с.
68. Алексеев О.В., Головков A.A., Пивоваров И.Ю. и др. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов - М.: Высшая школа, 2000. - 479 с.
69. Системы автоматизированного проектирования: В 9 кн. Кн.1. И.П. Норенков. Принципы построения и структура: Учеб. пособие для втузов. -М.: Высшая школа, 1986. - 127с.
70. Владимир Малюх Введение в современные САПР //САПР от А до Я. - М.: Издательский центр " ДМК Пресс", 2010. - 192 стр.
1 Х.Иванов С.Е. Интеллектуальные программные комплексы для технической и технологической подготовки производства /Часть 5. Системы инженерного расчёта и анализа деталей и сборочных единиц. Под ред. Куликова Д.Д. Учебно-методическое пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. - 48с.
72. Рачков С.П. MSC NASTRAN для Windows.- М.:НТП 2004.-552 с.
73. Рыбников Е.К., Володин С.В., Соболев Р.Ю. Инженерные расчёты механических конструкций в системе MSC.Patran-Nastran. Часть I. Учебное пособие - М., 2003. - 130 с.
74. Рыбников Е.К., Володин С.В., Соболев Р.Ю. Инженерные расчёты механических конструкций в системе MSC.Patran-Nastran. Часть II. Учебное пособие. -М., 2003. - 174 с.
75. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в . MSC NASTRAN - М.:ДМК, 2004. - 704 с.
76. Самарский A.A. Введение в численные методы. М.: Наука. 1982 г.
11. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы:
Учебное пособие для вузов Изд. 3-е, доп., перераб. - М.: «Бином», 2004. - 632 с.
78. Lakshmikantham V., Trigiante D. Theory of Difference Equations - Numerical Methods and Applications - Academic Press, 1988. - 242 p.
79. [Электронный ресурс]. САПР для Машиностроения и Промышленного производства /Инженерные расчеты и моделирование технологических-процессов /MSC.Patran [сайт]. [201 l].URL:http://www.cad.ru/ru/software/ de-tail.php?ID=3175 (дата обращения: 07.09.2011)
80. [Электронный ресурс]. ADAMS - система виртуального моделирования машин и механизмов [сайт]. [2011]. URL: http://www.mscsoftware.ru/ products/adams (дата обращения: 13.09.2011)
81. [Электронный ресурс]. Dytran - анализ высоконелинейных быстро-протекающих динамических процессов [сайт]. [2011]. URL: http://www.mscsoftware.ru/products/ dytran (дата обращения: 20.09.2011)
82. [Электронный ресурс]. MARC - комплексный нелинейный анализ конструкций, решение сложных задач термопрочности, электро- и магнитостатики, моделирование технологических процессов [сайт]. [2011]. URL: http://www.mscsoftware.ru/products/marc (дата обращения: 20.09.2011)
83. [Электронный ресурс] // Википедия. Свободная энциклопедия: [сайт]. [2011]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ANSYS (дата обращения: 05.09.2011)
84. [Электронный ресурс]. LS-DYNA [сайт]. [2011]. URL: http://cosmos-mdc.cosmos.com.ru/products/ls-dyna.html (дата обращения: 07.09.2011)
85. [Электронный ресурс]. ABAQUS: многоцелевые прочностные расчеты в авиации [сайт]. [2011]. URL: http://www.tesis.com.ru/infocenter/ down-loads/abaqus/abaqus_avia_sapr 1006.pdf (дата обращения: 20.09.2011)
86. [Электронный ресурс]. Программы семейства COSMOS - универсальный инструмент конечно-элементного анализа [сайт]. [2011]. URL: http://www.cadmaster.ru/assets/files/articles/cm_l l_cosmos.pdf (дата обращения: 20.10.2011)
87. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер.с англ. - М.: Радио и связь,1988. - 128с.
88. Кофанов Ю.Н., Малютин Н.В., Соловьев Д.Б., Шалумов A.C. Разработка методики прогнозирования работоспособности приборов на основе оптимизации тепловых и механических характеристик // «Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами (Инноватика -2009)» / Материалы Международной конференции и Российской научной школы. Часть 1. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - С.76.
89. Соловьев Д.Б., Шалумов A.C. Применение в учебном процессе методики прогнозирования работоспособности приборов на основе оптимизации тепловых и механических характеристик // «Повышение качества высшего профессионального образования» / Материалы Всероссийской научно-методической конференции. - Часть 2. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - С.53-54.
90. Кофанов Ю.Н., Малютин Н.В., Соловьев Д.Б., Шалумов A.C. Разработка методики оптимизации конструкции приборов на основе варьирования массогабаритных параметров // «Системные проблемы надежности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика - 2010)» / Материалы XV Международной конференции и Российской научной школы. Часть 2. - М.: Энергоатомиздат, 2010. -С.34 - 35.
91. Гончаров В.А. Методы оптимизации: Учеб.пособие - М.: Высшее образование, 2009. - 191 с.
92. Шалумов A.C. Задача оптимизации параметров конструкций электронной аппаратуры САУ, стойкой к механическим воздействиям // Вопросы оборонной техники. Сер.9. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. - М.: НТЦ «Информатика». - 1996. - Вып.2(218). - С.25-27.
93. Пантелеев A.B., Летова Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах: Прикладная математика для ВТУЗов. - М.: Высшая школа, 2008 г., 544 с.
94. Дудов С.И., Хромов А.П. Методы оптимизации. 4.1. Линейное Программирование: Учебное пособие. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002. 48 с.
95. Глебов Н. И., Кочетов Ю. А., Плясунов А. В. Методы оптимизации учебное пособие Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2000. 105с.
96. Аттетков A.B., Галкин Г.С., Зарубин B.C. Методы оптимизации: Учеб. для вузов / Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. - 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 440 с.
97. Зарудный Д.И., Соколов А.Г. Практические задачи и численные методы оптимизации электронных схем. - М.: Машиностроение, 1980. - 86с.
98. Е.О. Першин, A.C. Шалумов, Д.Б. Соловьев. Задача математического моделирования радиоэлементов в составе печатных узлов для оценки времени
до усталостного разрушения выводов радиоэлементов // Успехи современной радиоэлектроники. - 2011. - № 1. - С.35-41.
99. Е.О. Першин, A.C. Шалумов, Д.Б. Соловьев. Задача математического моделирования радиоэлементов в составе печатных узлов для оценки времени до усталостного разрушения выводов радиоэлементов // «Виртуализация проектирования и испытаний электронной аппаратуры» / Труды ОАО «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники» / под ред. О.Ю. Мартынова, A.C. Шалумова, Н.В. Малютина, Ю.Н. Кофанова. - М.: Издательство «Радиотехника», 2011. - С.35-41.
100. Е.О. Першин, Д.Б. Соловьев, A.C. Шалумов. Разработка средств автоматизации для усталостного анализа конструкций радиоэлектронных средств при механических воздействиях // Наукоемкие технологии. - 2011. -№ 11. - С. 14-24.
101. Daniel J. Duffy Finite Difference Methods in Financial Engineering: A Partial Differential Equation Approach - Wiley, 2005. - 440 p.
102. Гелъфонд А.О. Исчисление конечных разностей - M.: Изд-во Ком-Книга. - 2006. - 376 с.
103. Рукавишников A.B., Рукавишников В.А. Метод конечных разностей. Учебное пособие, Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2012, 83 с
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.