CC BY
54
УДК 621.396
ПРОЦЕДУРЫ ИНЖЕНЕРНОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РЭС В СИСТЕМЕ PRO/ENGINEER И.А. Лозовой, С.Ю. Сизов, А.В. Турецкий, В.А. Шуваев
В данной статье рассматриваются процедуры инженерного анализа на механические воздействия в системе Pro/Engineer
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, конструкция, электронное средство, механические характеристики
В настоящее время моделирование радиоэлектронных средств (РЭС) с учетом влияния механических воздействий совместно с постоянным повышением требований к надежности и качеству аппаратуры осложняется наличием тысяч электрорадиоэлементов (ЭРИ) и многообразием способов их установки, постоянным ужесточением механических воздействий, многообразием видов нагрузок и совместным действием нескольких их видов [1,2].
Жесткие условия эксплуатации влияют на работоспособность и надежность работы РЭС. Отказы, связанные с потерей механической прочности конструкций РЭС, выявляются на завершающих этапах разработки и приводят к длительной оптимизации конструкции. В результате это сказывается на сроках и стоимости проектирования. Применение САПР и компьютерного моделирования механических и тепловых процессов на ранних этапах проектирования позволит сократить количество неработоспособных вариантов конструкции и сократить время и затраты на проектирование.
Популярностью среди разработчиков во многих отраслях промышленности пользуются САПР высокого уровня. Среди таких систем можно выделить Рго/ЕМОШЕЕЯ [3,4]. Она относится к «механической» САПР, охватывающей все стадии проектирования и подготовки производства, включающая процесс 3Б моделирования, инженерного анализа и технологической подготовки производства. Преимущество таких систем проектирования, перед набором отдельных САПР, решающих узкие задачи неоспоримо, так как отпадает необходимость в конвертации данных при переходе от одной системы в другую при неизбежных переделках и доработках.
Для решения задачи инженерного анализа конструкций РЭС может быть использован модуль Рго/ЕМОШЕЕЯ МесИатса. Он позволяет осуществлять исследование термомеханических характе-
Лозовой Игорь Алексеевич - ВГТУ, аспирант, тел. (473) 243-77-06
Сизов Сергей Юрьевич - ОАО «Концерн «Созвездие» начальник отдела, тел. (473) 252-22-94 Турецкий Андрей Владимирович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 243-77-06
Шуваев Владимир Андреевич - ОАО «Концерн «Созвездие», канд. техн. наук, первый заместитель генерального директора, директор Корпоративного блока, тел. (473) 252-22-94
ристик проектируемых изделий и их оптимизацию по заданным параметрам.
Основные возможности модуля следующие:
- статический анализ напряженно -
деформированных состояний конструкции под воздействием различного типа нагрузок, учет контактных взаимодействий;
- модальный анализ конструкций, полностью закрепленных или обладающих степенями свободы, определение собственных частот и форм колебаний;
- расчет устойчивости, коэффициента запаса устойчивости и критической нагрузки;
- моделирование установившихся тепловых состояний конструкции при различных тепловых нагрузках и граничных условиях - заданных температурах и режимах конвекции;
- комплексный анализ конструкции, в котором результаты теплового анализа используются как нагрузки для прочностного анализа.
Рго/ЕМвШЕЕК МесИапіса позволяет проводить:
- стандартные исследования как исходной модели, так и модели при любых допустимых значениях параметров проектирования;
- исследования локальной и глобальной чувствительности конструкции к изменению параметров проектирования;
- целевую оптимизацию конструкции и оценку возможности существования конструкции с заданными параметрами.
Кроме того, осуществляется автоматическая генерация сеток элементов, а также имеются широкие возможности по интерактивному управлению сетками.
Эта система может быть использована для анализа механических характеристик конструкций РЭС различной иерархии (ячейки блоки, шкафы, стойки и т. д.)
Предусмотрены разнообразные форматы интерпретации результатов моделирования: редактируемая цветовая палитра, изолинии и изоповерхности, использование разрезов и сечений, разобранные виды, динамический запрос, анимация собственных форм колебаний, графики и др.
Использование инженерного анализа требует от разработчика РЭС провести сбор входных данных, осуществить постановку начальных условий, произвести расчет, обработать результаты и принять решение по полученным результатам.
Инженер соответственно должен выполнить этапы, структура которых представлена на рисунке.
Этапы инженерного анализа в системе Pro/Engineer
Сбор входных данных включает в себя сбор информации о механических и тепловых свойствах-материалов и ЭРИ и их допустимых предельных характеристиках, о массогабаритных характеристиках составляющих конструкции, о внешних воздействиях на исследуемый объект. Геометрические, массовые параметры конструкции и воздействие разработчик получает из технического задания и нормативно-технической документации (НТД). Допустимые параметры материалов и ЭРИ, некоторые свойства материалов даны в справочных материалах или уже содержатся в базах данных.
Для формирования начальных условий инженеру требуется большой опыт механического анализа конструкций, так как существует великое множество вариантов приложения статических и динамических сил в различных конструкциях. По сути это работа узкоспециализированного аналитика- расчетчика.
После проведения расчета и просмотра результатов ведется кропотливая работа по их анализу и выявлению слабых мест. А главное надо выбрать пути по устранению недостатков. Опять же грамот-
Воронежский государственный технический университет ОАО «Концерн «Созвездие» (г. Воронеж)
ное решение может сформировать только опытный аналитик в области механических расчетов.
Зачастую работа ведется по «наитию», вслепую. Усиливаются некоторые узлы, которые испытывают значительную нагрузку, в некоторых случаях меняется материал с лучшими прочностными характеристиками, что приводит к увеличению массы изделия и удорожанию. В тоже время существует много других технических решений, позволяющих уложиться в требуемые рамки механической прочности и жесткости.
Для повышения эффективности процесса инженерного анализа РЭС на механические воздействия предлагается разработать дополнительную автоматизированную систему постановки начальных условий, анализа результатов исследования и формирования комплекса рекомендаций по принятию проектных решений.
Эта система из всего многообразия начальных и граничных условий [1,2] выберет оптимальные. После моделирования проверяются результаты, которые в Pro/ENGINEER Mechanica представлены как визуально, так и в табличной форме. По ним строятся графики изменения характеристик в случае варьирования каких либо параметров конструкции, подлежащих модификации. Соответственно принимается оптимальное решение и следует проверка в следующем цикле анализа.
Предлагаемая система постановки начальных условий совместно с модулем Pro/ENGINEER Mechanica может быть эффективно использована при разработке различных конструкций РЭС, что позволит значительно сократить время расчета на механическую прочность в системе Pro/ENGINEER, и это приведет к ускорению процесса проектирования.
Литература
1. Фролов А. Д. Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронной аппаратуры. Учебник для радиотехнич. специальностей вузов М., «Высш. школа», 1970. 488 с.
2. Талицкий Е.Е. Защита электронных средств от механических воздействий. Теоретические основы: учеб. Пособие / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2001. 256 с.
3. Минеев М. А. Pro/Engineer Wildfire 2.0/3.0/4.0. - М.: Наука и техника, 2008 г. -352 с.
4. Буланов А. Pro Engineer Wildfire 3.0. Первые шаги. - М.: Поматур, 2008 г. -240 с.
PROCEDURES OF THE ENGINEERING ANALYSIS MECHANICAL CHARACTERISTICS ON RADIO-ELECTRONIC MEANS IN SYSTEM PRO/ENGINEER I.A. Lozovoy, S.Yu. Sizov, А.V. Turetsky, V.A. Shuvaev
In given article procedures of the engineering analysis on mechanical influences in system Pro/Engineer are considered Key words: the automated designing, a design, electronic means, mechanical characteristics
