CC BY
54
УДК. 621.396
РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ПОСТАНОВКИ НАЧАЛЬНЫХ И ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНСТРУКЦИЙ РЭС В СИСТЕМЕ PRO/ENGINEER
Турецкий Андрей Владимирорвич
Воронежский государственный технический университет, Россия, Воронеж
e-mail: tav7@mail.ru
394026, Воронеж, ул. Московский пр-т, д.14, тел. (473) 243-77-06
В данной статье обосновывается необходимость и рассматриваются процедуры инженерного анализа на механические воздействия в системе Pro/Engineer.
Ключевые слова: радиоэлектронное средство; система автоматизированного проектирования; механический анализ; конструкция.
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.
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 Pro/ENGINEER [1,2]. Она относится к «механической» САПР, охватывающей все стадии проектирования и подготовки производства, включающая процесс 3D 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 используется модуль Pro/ENGINEER Mechanica. Он позволяет осуществлять исследование термомеханических характеристик проектируемых изделий и их оптимизацию по заданным параметрам.
Модуль работает в интегрированном режиме с Pro/ENGINEER, и напрямую использует созданные в нем модели.
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.
Pro/ENGINEER Mechanica позволяет проводить:
- стандартные исследования как исходной модели, так и модели при любых допустимых значениях параметров проектирования (геометрических размеров, механических характеристик материалов);
- 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.
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.
Рисунок 1 -Этапы инженерного анализа в системе Pro/Engineer
Инженер соответственно должен выполнить этапы, структура которых представлена на рисунке 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 анализированию и выявлению слабых мест. А главное надо выбрать пути по устранению недостатков. Опять же грамотное 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 использовать 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 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.
Рассмотренная система позволит значительно сократить время процесса расчета РЭС на механическую прочность в системе Pro/ENGINEER, что приведет к ускорению процесса проектирования.
Список литературы
1. Минеев М. А. Pro/Engineer Wildfire 2.0/3.0/4.0. - М.: Наука и техника, 2008 г. -352 с.
2. Буланов А. Pro Engineer Wildfire 3.0. Первые шаги. - М.: Поматур, 2008 г. -240 с.
WORKING OF THE SUBSYSTEM OF STATEMENT OF INITIAL AND BOUNDARY CONDITIONS AT MODELLING OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF DESIGNS OF RADIO-ELECTRONIC MEANS IN SYSTEM
PRO/ENGINEER
Turetsky Andrey Vladimirorvich
The Voronezh state technical university, Russia, Voronezh e-mail: tav7@mail.ru
In given article necessity is proved and procedures of the engineering analysis on mechanical influences in system Pro/Engineer are considered.
Keywords: radio-electronic means; system of the automated designing; the mechanical analysis; a design.
