CC BY
1
5. Иванов К.М. Метод конечных элементов в технологических задачах ОМД: учеб. пособие / К.М. Иванов, В.С. Шевченко, Э.Е. Юргенсон. СПб.: Ин-т машиностроения, 2000. 217 с.
6. Семашко Марина Юрьевна, Шеркунов Виктор Георгиевич, Чигинцев Павел Андреевич Моделирование в среде Deform микроструктуры металлических образцов, подвергнутых интенсивной пластической деформации // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2013. №1 (41).
7. Жерносек В. Н. Комплексное исследование деформаций при штамповке полуфабриката методом выдавливания при меняющемся факторе трения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 443-445. EDN: TRGMQI.
8. Кинзин Д.И., Рычков С.С. Использование программного комплекса Deform-3D при моделировании процессов сортовой прокатки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. № 2. С. 45-48.
9. Ларин С. Н., Исаева А. Н., Романов П. В. Оценка деформированного состояния заготовки при вытяжке с утонением стенки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 3. С. 1926. EDN: YSPLTI.
10. Manufacturing of axisymmetric components out of superalloys and hard-to-deform steels by roll forming / S. Mukhtarov, A. Ganeev, M. Nagimov [et al.] // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 746. P. 69-74. EDN: XNGBZM.
Шишкина Анастасия Андреевна, магистрант, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Коряков Александр Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SOFTWARE COMPLEXES FOR STUDYING DEVICES FOR WASTE COMMONING
A.A. Shishkina
Software complexes are an important and innovative tool for research in the scientific field. Modern technologies allow us to create powerful and versatile programs that are capable ofprocessing and analyzing large amounts of data, as well as performing complex calculations and computer simulations. This article discusses how the use of software systems in science helps in conducting various scientific research, the main advantages and achievements in this field are given. The question is also raised about choosing the right software for analyzing equipment for compressing waste to assess loads, stress and strain conditions, and wear ofparts. The design of the device is given, as well as one of the results of such a calculation. The article draws conclusions about what software is required to evaluate equipment for compressing waste, and also draws conclusions about the possibilities of such research methods.
Key words: waste compaction, computer modeling, software, pressure surfaces, finite element method.
Shishkina Anastasia Andreevna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Science advisor: Koryakov Alexander Evgenevich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 537.39
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-234-235
АНАЛИЗ АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В МОДУЛЕ IGBT MIFA HB12FA-150N
Я.О. Тарасов, И.А. Тычков
Представлен анализ адекватности модели теплового распределения. Объектом исследования является распределение тепла в модуле МША 12 150. Предметом исследования является разработка и оценка адекватности модели распределения тепла в среде Ansys. Целью исследования является получение навыков проведения теплового расчета конструкции, оценка адекватности модели на основе расчета Rth, поиск информации для библиотеки материалов.
Ключевые слова: тепловое распределения, модуль ЮБТМША 12 150, тепловой расчет.
Описание работы. Подготовка к тепловому расчету конструкции.
Произвели тепловой расчет конструкции модуля МША 12 150 в среде моделирования ANSYS [1]. Определили величины, необходимые для проведения расчета.
Ток - 150А
Падение напряжения - 2.1В
Мощность 0.7*УГ - 220.5Вт
0.7 - поправочный коэффициент (т. к. исследование проводится не в предельном режиме, а в режиме, приближенном к реальной эксплуатации.)
Подготовка модели для проведения расчета. Модель упрощается, исключаются элементы не участвующие или не значительно участвующие в теплопередаче. Прорабатывается топология кристаллов, на верхнюю и нижнюю поверхность наносится напыление, добавляется слой припоя. Для удобства дальнейшего измерения с помощью вспомогательной геометрии расположим систему координат на одном из углов основания.
Переход в систему Ansys. Создание проекта. Steady-State Thermal/Transient Thermal - анализ установившегося/нестационарного теплового поля на основе решения уравнения стационарной/ нестационарной теплопроводности [2].
Редактирование библиотеки материалов. В разделе Engeneering Data (интерфейс для управления базой данных физических и механических свойств материалов) выбираем материалы для расчета. Для повышения точности расчета была учтена зависимость свойств материалов от температуры. Данные по теплопроводности материалов были взяты из книги: «Справочник теплопроводность твердых тел. А.С.Охотин»
Загрузка геометрии в среду Ansys. В разделе Model присваиваем геометрии физические свойства материалов.
Генерируем сетку с учетом величины детали (чем меньше объем, тем меньше окно сетки). Для охладителя и медного основания величину сетки зададим вручную.
Рис. 1. Результат генерации сетки
При моделировании необходимо обратить внимание на соединения элементов сборки, минимальное расстояние для создания соединения должно быть меньше минимальной толщины элемента. "Tolerance value" = 1,e-005 m
Для задания мощности рассеивания необходимо знать объем активной части кристалла. В разделе geometri есть возможность анализа объема и массы тела. Активная часть IGBT - 1,31902*10"8m3 Активная часть Diode - 7,89804*10-9m3 Рассчитаем мощность рассеивания Ррас=Р^3 Мощность на активной части IGBT - 16716956528Вт/м3 Мощность на активной части Diode - 27918460369Вт/м3
Присвоим мощность геометрии. На нижнюю поверхность охладителя зададим Convection 1000Вт/м2 Для расчета Rth необходимо знать температуру в охладителе под кристаллами, для точного измерения создадим вспомогательные системы координат и зададим координаты начала отсчета. В дальнейшем в этих точках будем измерять температуру. Координаты берутся из среды Solidworks.
Рис. 2. Вспомогательные системы координат для расчета Ts
Рис. 3. Поле температуры в конструкции модуля (Diode)
Рис. 6. Поле тепловых потоков (ЮБТ)
Л» нриГюр М ноши им м С( ¡1) к*1 >'|)4«4 г,. °С ь, Л и,, и р. II1 Т,, »1» вс П^мпечним*-'
Ни «1111111 II ■ ИМ«' 11ШЧС1111 1 ' 1-1-1 на К > Ц Г; 11,2300 на ним: 0,3400
1-2 ' «2. г 131. 2.052 1 269 ' ^ ¡138 5: 0.1074 к;вт
о 15642.0013 ! ¡_б9.7 ' 1 '5 ' 1ЛЯ [ 337 ' 390 р-н и и,Л№>К 1И0.1
г аи ' КО 5 Ш 2.064 ; 270 184] КМ! и, 1№3 К. III
\ 1-3 ] ( 71.7 I |133| Г801 [ 280 380 ¡145 8: 0.3086 ДИЩ
1-5 и?7,7 1 |139_ "2 '18 ' 291 358 ||44,8 0.2282 К.III
«(564? (ЮГ4 1 ] [72Гб 1 Т36| ; 1 тки; 2«2 I ' 378 [¡48.5 ■ 0.3136 |И*М
ГИ.6 1 1 «) ' 286 1 'Ч 0 0,21X2 Е( .И I
1 1-3 66,5 " ^133 1 Х00 239 192 М1 : 0.3126 1ма I
]_2_1 75.9 1 1 2,052 ' 12X0 0.18К1 к;в г
015642.0015 2-1 ! 68,0 1 32 ' 1 782 ] 235 181 Уы 2 0.324Э 1Ч<- 1
1 _1 ! - 1 79.1 ] ! ГаГПТ 1 Г 292 | '¡Зб.о' 0.1949 К.И1
1-3 1 -ч -1 63-ч ш 1.801 ! 240 ' '382 !44 2 0.3346
Рис. 7. Протокол испытания модуля Анализ результатов моделирования. Так как конструкция модуля симметрична, расчет производился только для половины модуля.
Расчёт для половины модуля
IGBTl DVGl
Т) МАХ 98,669 128,13
Т) Ауе^е 81,401 105,15
^ 90,035 116,64
т8 44,46 45,203
р 220,5 220,5
Rth js 0,207 0,324
Для оценки адекватности модели распределения тепла, сравним полученные значения с протоколом испытания модуля. Протокол испытания модуля представлен на рис.7.
Среднее значение Rth по протоколу для IGBT - 0,204 C/w Diode - 0,315 C/w.
Значение Rth при моделировании для IGBT - 0,207 C/w Diode - 0,324 C/w
Расхождение значений Rth для IGBT 1.6%
Расхождение значение Rth для Diode 2.5%
Результаты и обсуждение. Изучен процесс проведения теплового расчета модулей паяной конструкции, с помощью среды Ansys разработали модель распределения тепла в модуле MIFA-HB12FA-150N. Рассчитали тепловое сопротивление Rth для IGBT и Диода, сравнили полученные значения с протоколом испытаний и получили расхождение значений 1.6%(IGBT) 2.5%(Diode), тем самым оценили адекватность разработанной модели.
Список литературы
1.Datasheet на модуль MIFA-HB12FA-150N [Электронный ресурс] URL: https://www. proton-electrotex.com/files/proiect 5610/tmp download file/M[FA-xx12FA-150N eng v1.8.pdf(дата обращения: 10.05.2023).
2.Руководство по основным методам проведения анализа в программе ANSYS [Электронный ресурс] URL: https://www.proton-electrotex.com/files/proiect 5610/tmp download file/DI215-17-E-1 rus v1.2.pdf (дата обращения: 10.05.2023).
Тарасов Ярослав Олегович, магистр, оператор, [email protected]. Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Тычков Илья Алексеевич, командир взвода 5 роты (научной), Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
ANALYSIS OF THE ADEQUANCY JF THE THERMALDISTRIBUTIONMODEL IN THE IGBT MODULE MIFA HB12FA-150N
Y.O. Tarasov, I.A. Tychkov
The analysis of the adequacy of the thermal distribution model is presented. The object of the study is the heat distribution in the MIFA 12 150 module. The subject of the study is the development and assessment of the adequacy of the heat distribution model in the Ansys environment. The purpose of the study is to gain skills in conducting thermal design calculations, assessing the adequacy of the model based on the calculation of Rth, searching for information for a library of materials.
Key words: thermal distribution, IGBT module MIFA 12 150, thermal calculation.
Tarasov Yaroslav Olegovich, magister, operator, [email protected], Russia, Anapa, FGAU«MIT «ERA»,
Tychkov Ilya Alekseevich, junior researcher, platoon commander of the 5th company (scientific), Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
УДК 62.192
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-237-238
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМОГО ОБЪЕКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПУАССОНОВСКОГО ПОТОКА СОБЫТИЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ
А.С. Исаченков, Г.П. Эльсессер, И.А. Тычков
В данной статье рассчитан точечный показатель надежности: вероятность безотказной работы -P(t), ведущая функция потока, рассмотрена модель надежности восстанавливаемого объекта как Пуассоновский поток событий.
Ключевые слова: надежность системы, Пуассоновский поток событий.
Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-82).
К частным свойствам объекта, являющимся отдельными сторонами его надежности, относятся:
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени;
Ремонтопригодность - свойство, заключающееся в приспособленности объекта к предупреждению и обнаружению отказов и восстановлению работоспособности;
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния;
Сохраняемость - свойство объекта сохранять работоспособность в течение (и после) его хранения и (или) транспортирования;
Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, удовлетворяя требованиям нормативно-технической документации;
237
