CC BY
37
нюю грань модели. Углу уклона надо присвоить значение в 1°. В качестве граней под уклон выбрать все вертикальные внешние грани (рис. 6).
Для анализа уклона в модели существует одноименная команда, расположенная на вкладке «Анализировать». С помощью анализа уклона можно проверить углы уклона, просмотреть изменения угла уклона на гранях, а также найти базовые линии и поверхности с углублениями и выступами в деталях. Для того, чтобы воспользоваться командой «Анализ уклона», в настройках анализа нужно выбрать нижнюю грань модели, в значении угла указать 1°, включить параметр «Реверс направления».
Благодаря SolidWorks мы можем в точности спроектировать модель изолятора, рассчитать площадь и массу изделия, так же в последствие, благодаря этому изолятору, возможно создать формообразующие детали для пресс-формы, с помощью, которой будет изготавливаться изолятор. Такой подход обеспечит технологичность конструкции изолятора, или другого изделия из пластмассы на этапе конструирования [3].
Список литературы:
1. Сафонов А. Применение автоматизированных систем при разработке и производстве контактов электрических соединителей / А. Сафонов, Л. Сафонов // Технологии в электронной промышленности. - 2012. - № 5. - С. 56-60.
2. Копелиович Д.И. Роль инжинирингового центра в повышении качества инженерного образования // Проблемы и перспективы развития образования в России. - 2016. - № 40. - C. 81-85.
3. Вилюха А.В., Обеспечение технологичности конструкции изоляторов радиоэлектронных соединителей на этапе конструирования / А.В. Вилюха // В сборнике: Вектор развития современной науки сборник материалов X Международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 241-243.
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДУЛЯ SIMULATION СИСТЕМЫ SOLIDWORKS ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО ПЕРЕГРЕВА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СОЕДИНИТЕЛЕЙ
1 2 © Копелиович Д.И. , Федорцова Н.А.
Брянский государственный технический университет, г. Брянск
В работе выполнен обзор возможностей модуля Simulation. Рассмотрено применение метода конечных элементов для проведения теплового анализа в модуле SolidWorks Simulation.
1 Доцент кафедры «Информатика и программное обеспечение», кандидат технических наук, доцент.
2 Инженер.
Ключевые слова: электрический соединитель, метод конечных элементов, температурный расчет.
Одной из актуальных задач, стоящих перед российским производством в рамках импортозамещения является разработка высокотехнологичных контактов и изоляторов электрических соединителей мирового технико-экономического уровня.
Инжиниринговый центр БГТУ в сотрудничестве с АО «Карачевский завод «Электродеталь» ведёт работы по проектирование электрических соединителей различного назначения [1].
Успешное функционирование радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в значительной степени зависит от четкой безотказной работы электрических соединителей и их основных элементов. Очень важно еще на стадии разработки детали провести расчеты на статическую прочность и устойчивость в линейной и нелинейной постановке, выделения собственных частот, оптимизации формы деталей и сборок в линейной постановке, анализа усталости и поведения конструкции при падении.
Для решения такой проблемы существует CAE-модуль Simulation системы SolidWorks. SolidWorks Simulation - приложение к SolidWorks, предназначенное для решения задач механики деформируемого твердого тела методом конечных элементов. Программа использует геометрическую модель детали или сборки SolidWorks для формирования расчетной модели. Интеграция с SolidWorks дает возможность минимизировать операции, связанные со специфическими особенностями конечно-элементной аппроксимации. Назначение граничных условий производится в привязке к геометрической модели, такими же особенностями обладают и процедуры представления результатов [2].
SolidWorks Simulation позволяет выполнять следующие виды моделирования:
- статический анализ в упругой постановке с расчетом отдельных деталей по пространственной или оболочечной модели, а также сборок в трехмерной постановке с учетом взаимодействия деталей;
- расчет собственных частот и соответствующих им форм для деталей твердотельном или оболочечном представлении, а также сборок с неподвижными деталями;
- тепловой расчет с учетом явлений теплопроводности, конвекции, излучения, но без учета движения сред;
- термоупругий анализ на базе результатов теплового расчета;
- параметрическая оптимизация по критерию минимизации / максимизации массы, объема, собственных частот и критической силы;
- имитация деформирования конструкции с учетом физической и геометрической нелинейности, а также ввиду изменения нагрузок и температуры во времени;
- моделирование эффекта падения конструкции на жесткую или упругую поверхность;
- усталостный расчет с учетом кривых усталости, формы кривой нагрузки, а также линейной гипотезы суммирования повреждений.
SolidWorks Simulation требует соблюдения базовой канвы алгоритма метода конечных элементов, предоставляя внутри каждого этапа определенную свободу в последовательности шагов подготовки модели и рассмотрения результатов. Для расчета в упругой постановке для моделей в твердотельном представлении предполагаемая цепочка событий описана ниже.
1. Создание анализа определенного типа и определение его настроек, которые могут быть изменены в любой момент перед выполнением расчета.
2. Заполнение, если необходимо, таблицы параметров, определяющей набор величин, которые могут изменяться (конкретно - для которых могут назначаться списки значений) в ходе расчета.
3. Подготовка исходных данных внутри заданного анализа:
- назначение материала детали или деталям;
- назначение кинематических граничных условий;
- назначение статических граничных условий;
- назначение контактных граничных условий, если рассчитывается сборка или деталь из нескольких тел;
- создание сетки.
4. Связывание, в случае необходимости, параметров из таблицы параметров с соответствующими анализами.
5. Выполнение расчета.
6. Обработка результатов:
- создание необходимых диаграмм;
- анализ диаграмм;
- экспорт результатов в различные форматы.
Рассмотрим возможности модуля Simulation более подробно, на примере расчет теплового перегрева радиоэлектронного соединителя. Целью расчета является определение температурных полей в деталях пары соединителей в сборе при нагружении их различными токовыми нагрузками. Этот расчет позволяет определить максимально-возможные токовые нагрузки или определять оптимальные схемы нагружения [3].
Объектом исследования является пара CLP-FTS в сборе. При этом соединитель комплектуется скобами (более экстремальный случай). Токовое нагружение соответствует максимальному рабочему току 0,3 А.
Модель представляет собой сборку SolidWorks. Для упрощения изъяты все контакты. Это несущественно для случая, когда тепло не отводится через контакты - «горячие» платы.
Начнем с построения сетки конечных элементов (рис. 1),она составляет 8,9 млн. узлов, стоит отметить, что сетка считается довольно быстро.
Рис. 1. Сетка конечных элементов соединителя
Граничные условия:
1. Конвекция через все поверхности (лучше, конечно, оставить только внешние, для предварительного расчета) с параметрами:
- температура среды 0 градусов (тогда результат - чистый перегрев);
- коэффициент теплоотдачи 5 (по теории 5-10 для свободной конвекции на воздухе, 5 - экстремальный случай).
2. Тепловая мощность на каждый контакт P = IU = I2R = 0.32-0.01 Вт = = 9-10-4 Вт.
Тепловой поток распределен между четырьмя гранями каждого отверстия для контакта равномерно - по 0,00022 Вт (рис. 2).
Затем проводится тепловой анализ соединителя (рис. 3).
Из рис. 3 следует вывод о том, что перегрев составляет 13 °C. По условиям эксплуатации предельная температура среды составляет 70 °C, таким образом, максимальная температура равна 83 °C, что является допустимым для материала соединителя.
Расчет теплового анализа осуществляется в модуле SolidWorks Simulation, являющимся функциональным компонентом SolidWorks. Такой современный программный комплекс для проведения инженерных расчетов, как SolidWorks Simulation, математическую основу которого составляет метод конечных элементов, позволяет проведение такого рода моделирования с наименьшими затратами времени и человеческих ресурсов [4].
Кроме теплового анализа, следует отметить эффективность использования такой системы инженерного анализа как SolidWorks Simulation, при разработке конструкции детали.
Рис. 2. Распределение теплового потока
Рис. 3. Результат теплового анализа в модуле SolidWorks Simulation
Проведение тепловых расчетов в среде SolidWorks Simulation позволяет выявить на стадии проектирования, до изготовления изделия, недоработки в конструкции деталей, быстро и эффективно внести изменения в конструкцию, с наименьшими затратами времени и человеческих ресурсов.
Список литературы:
1. Копелиович Д.И. Роль инжинирингового центра в повышении качества инженерного образования // Проблемы и перспективы развития образования в России. - 2016. - № 40. - С. 81-85.
2. Сафонов А.Л. Применение современных методов расчета тепловых режимов работы электрических соединителей / А.Л. Сафонов // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2009. - № 1 (21). -С. 50-57.
3. Сафонов А.Л. Прямоугольные электрические соединители / А.Л. Сафонов, Л.И. Сафонов. - СПб.: ООО «Издательство Файнстрит», 2011. - 328 с.
4. Тику Ш. Эффективная работа: SolidWorks 2004 / Ш. Тику. - СПб.: Питер, 2005. - 768 с.: ил.
ПОСТРОЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ
© Калинина Е.С.1
Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Санкт-Петербург
В статье рассмотрено построение вероятностной модели процесса функционирования пожарно-спасательных подразделений по обслуживанию поступающих вызовов. На основании полученной модели проведен анализ оперативной деятельности пожарной охраны города Кингисепп Ленинградской области.
Ключевые слова: пожарно-спасательные подразделения, система массового обслуживания, сложное распределение Пуассона.
Проблема научного обоснования необходимого количества оперативных подразделений пожарно-спасательных служб для обеспечения надежной защиты населенных пунктов от пожаров и чрезвычайных ситуаций, на сегодняшний день остается одной из самых актуальных задач, решением которой занимаются ученые и специалисты разных стран мира более 40 лет.
Рассмотрим построение наиболее важной для обоснования числа по-жарно-спасательных подразделений математической модели одновременной занятости этих подразделений обслуживанием поступивших вызовов. Учи-
1 Профессор кафедры Высшей математики и системного моделирования сложных процессов, кандидат педагогических наук, доцент.
