CC BY
28
DOI 10.36622/VSTU.2022.18.3.008 УДК 621.3.049.77
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
А.С. Костюков, С.А. Проценко, Г.И. Мурачёв, А.В. Бугаев, А.А. Затонский
Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия
Аннотация: для конструирования радиоэлектронных устройств (РЭУ) одной из главнейших задач в процессе их проектирования является определение критической тепловой нагрузки. На основе данных, полученных при анализе тепловых воздействий, будет происходить подбор наиболее актуального и экономически выгодного материала для будущего устройства и его конструкции. Также ещё на стадии проектирования устройства можно выявить уязвимые места, что позволяет сэкономить как финансовые, так и временные ресурсы. Для реализации поставленной выше цели используются различные специализированные программные комплексы. К таким программным продуктам можно отнести Creo, SolidWorks, T-FLEX, АСОНИКА и Nastran. В данной статье речь пойдет о перечисленных ПО, а именно об их основных параметрах и функционале, их достоинствах и недостатках. Представленные программные комплексы сравниваются по способу проведения теплового анализа на конструкции РЭУ. Для этих целей был проведён сравнительный эксперимент, тепловой анализ печатной платы, благодаря которому были выявлены особенности каждого из перечисленных ПО и их конструктивные отличия. Все результаты проведенного эксперимента занесены в таблицу для сравнения.
Ключевые слова: Creo, SolidWorks, АСОНИКА, T-FLEX, Nastran, конечно-элементная сетка, тепловой анализ
Введение
Неисправности РЭУ чаще всего связаны с тепловыми нагрузками, примером данных дефектов может служить перегрев элементов платы или же отдельных участков конструкции, также критическим параметром может выступать время, которое необходимо для достижения контрольной температуры. Для того чтобы избежать этого, необходимо проводить анализ тепловых режимов РЭУ.
Анализ тепловых режимов - это определение температурных полей во всех точках изучаемого пространства, подробнее об этом можно узнать из [1].
Для исследований температурных полей на РЭУ обычно используют различное специализированное ПО. Лидерами рынка данной сферы являются Creo, SolidWorks, АСОНИКА, T-FLEX и Nastran.
Все перечисленные выше программные комплексы используют для моделирования различные математические методы [2], самым распространенным из которых является численный метод моделирования, он же метод конечных элементов. Представленный математический анализ использует в своей основе конечно-разностную трехмерную аппроксимацию и является одним из распространённых
© Костюков А.С., Проценко С.А., Мурачёв Г.И., Бугаев А.В., Затонский А.А., 2022
вариантов решений дифференциальных уравнений с частными условиями. Более подробно о численном методе можно узнать из [3].
Далее рассмотрим каждый из перечисленных программных продуктов более подробно.
Creo
Одним из часто используемых программных продуктов для моделирования тепловых полей является программа PTC Creo, которую разработала фирма PTC, основываясь на продуктах для двухмерного и трехмерного проектирования, а конкретнее - на Pro/ENGINEER и CoCreate.
Пакет Creo состоит из ряда независимых друг от друга подпрограмм, к таковым относятся CreoParametric, CreoDirect, CreoView, CreoSimulate, CreoSketch и т.п. Основным программным модулем считается Creo Parametric.
Для проведения теплового анализа устройства существует специальная подпрограмма Creo Simulate, расчёт данных в которой основан на методе конечных элементов
[4].
- — "— ~ е ii
I
Рис. 1. Рабочее поле CreoSimulate
Для проведения анализа в представленном модуле необходимо указать путь распространения тепловой нагрузки внутри конструкции устройства. Для этих целей задаётся начальная температура и выбираются поверхности, по которым будет распространяться тепловая энергия [5].
SolidWorks
Продуктом компании SolidWorks Corporation является одноименное ПО SolidWorks, которое входит в число самых востребованных CAD-систем современности.
Для определения нагрузки температурных полей на устройство применяется подпрограмма SolidWorks Simulation, в которой моделирование строится на методе конечных точек [6].
SolidWorks имеет обычное стандартное меню, которое состоит из:
- раздела исследований;
- главного поля;
- инструментов [6].
Рис. 2. Рабочее окно SolidWorks Simulate
В функционал подпрограммы Simulation включено взаимодействие со всеми составляющими устройства. Также на составляющие части моделируемого объекта могут влиять
разные факторы: граничные условия, заданные силы и перемещение тепла.
Тепловое моделирование в модуле Simulation происходит следующим образом: в панели инструментов выбирается материал анализируемого объекта. Все физические данные (плотность, теплопроводность и т.п.) уже внесены в базу программы и присвоены соответствующему материалу. Далее указывается начальная температура нагревателя (или мощность элемента, если происходит анализ компонента радиоэлектроники). После указываются сопротивление теплопроводности и коэффициент теплоотдачи для внешних граней. При проведении анализа сетка строится автоматически [7].
АСОНИКА
Компания НИИ «АСОНИКА» разработала проект АСОНИКА - программное обеспечение, которое включает в себя функции оптимизации конструкции и проверки РЭУ на влияние температурных полей. При создании ПС весь функционал подбирался в ориентации на разработчика РЭУ. В состав ПО входят 22 модуля подпрограмм, направленных на анализ механических, электрических, тепловых и т.п. параметров. Кроме того, встроена функция интеграции файлов различных форматов из других САD и САЕ систем [8].
г <=
Рис. 3. Рабочее окно АСОНИКА
Если взять для сравнения такие программы, как ANSYS, NASTRAN, COMSOL, то функциональный спектр этих программ выполняет только часть того, что может система АСОНИКА [9].
Измерение тепловых характеристик происходит в программном модуле АСОНИКА-Т. Тепловой анализ в данном пакете происходит следующим образом: для начала выбирается алгоритм разбиения сетки. Данный алгоритм зависит от геометрических особенностей объ-
екта. Далее происходит генерация сетки, в панели инструментов указывается только теплопроводность. После указываются тепловые ограничения для внешней группы поверхностей, а также тепловые условия и способ передачи тепловой энергии. Далее выбирается источник тепла (он же источник мощности) и происходит моделирование температурных напряжений [10].
T-FLEX
Профессиональное ПО, которое включает в себя функции 2D и 3D-моделирования с возможностью построения и оформления конструкторской документации по стандартам ЕСКД.
В состав комплекса программы входят такие модули, как T-FLEX CAD/CAM/ CAE/CAPP/PDM/CRM.
Для температурного анализа устройства существует своя подпрограмма, ориентированная на исследование поведения источника тепла в изделии. Тепловые характеристики могут применяться для определения влияния на температурное поле прибора, а также для выявления дефектов, вызванных этим фактором [11].
Тепловой анализ происходит следующим образом: для начала выбирается геометрия разбиения сетки, а также её размерность. Далее происходит генерация сетки. После выбираются способ распространения тепла, а также мощность и участок начального нагрева. При анализе учитываются конвекция и материал объекта [11].
Рис. 5. Рабочее окно T-FLEX
Nastran
Данное ПО было разработано компанией SimensPLM Software. Программа Nastran, как и другие ПС, основана на механике МКЭ, что позволяет производить моделирование динамических и статических процессов. Диапазон применения данного программного средства довольно обширный, начиная от машиностроения и заканчивая аэрокосмическими разработками.
Как и другие программы, Nastran состоит из модулей - подпрограмм, каждая из которых направлена на отдельный вид моделирования и анализа, и кроме того есть возможность интеграции моделей из других ПО.
Тепловой анализ в модуле Nastran происходит следующим образом: для начала в панели инструментов указывается теплопроводность. Далее задаются тепловые ограничения для внешней группы поверхностей, а также тепловые условия и способ передачи тепловой энергии. После выбирается источник тепла (он же источник мощности). Далее подбирается алгоритм разбиения сетки, данный алгоритм зависит от геометрических особенностей объекта. После происходят генерация сетки и моделирование температурных напряжений [12].
Рис. 6. Рабочее окно Nastran
СИСТЕМА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ TFLEX АНАЛИЗ
T-FLEX CAD 3D
5 информации □ геометрии изделия
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ПРЕПРОЦЕССОР
Построение конечно-элементной модели
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ПРОЦЕССОР
Генерация и решение СЛАУ
Собственн ые частоты |\
J ycnw
[теплопроводность
*
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ПОСТПРОЦЕССОР
Визуализация и анализ результатов
Рис. 4. Схема анализа теплового поля
Сравнение программных сред
Первое, на что обращается внимание при работе с ПС, это наличие русскоязычного интерфейса в программе, во всех вышеперечисленных программах присутствует русификатор, и поэтому сложности в работе не возникает.
Механика построения моделей в анализируемых программах схожа и основана на методе конечных элементов.
Принцип действия МКЭ основан на одинаковых функциях: выбор детали, её фиксация на определенной точке, нагрузка на деталь, и т.п. Но МКЭ у разных ПО по-разному себя ведет, и поэтому большую часть программ можно разделить по удобству применения. Кроме того, в рассматриваемых программных продуктах можно производить исследование как отдельных элементов устройства, так и всей конструкции в целом. Также все перечисленные ПО могут импортировать файлы из других систем CAD, а значит, поддерживают большое количество форматов файлов.
Ещё один фактор, который является важным для конструкторов, это наличие в ПС соответствующих систем измерения. Кроме того, иногда для исследований могут понадобиться нестандартные системы, к примеру, сантиметр-грамм-секунда (СГС), миллиметр-грамм-секунда (ммГС), дюйм-фунт-секунда (ДФС) и д.р. Для этих целей в программных комплексах Creo и АСОНИКА есть возможность создавать пользовательские системы измерения с необходимыми для конструктора величинами.
Основная задача при моделировании температурных нагрузок на устройстве - анализ распространения тепловых потоков в зависимости от типа корпуса, способа охлаждения, а также влияния атмосферного давления и гравитации.
Доказательством того, что анализ был выполнен верно, служат построенные гамма-поля на SD-модели устройства при просмотре полученных результатов.
Исходя из анализа ПС (Creo, SolidWorks, АСОНИКА, T-FLEX и Nastran), был проведён собственный тепловой анализ платы управления в рассматриваемых выше комплексах.
Для проведения собственного исследования было принято решение проанализировать плату управления, в которой основными греющимися элементами являются конденсаторы типа JCK1. Сначала для всех программ необходимо задать одинаковые начальные условия,
а именно температуру конденсаторов 65 °С, что также является максимальной температурой платы. Мощность теплопередачи 200 мВт, температура окружающей среды 25°С, передачей тепла путём конвекции можно пренебречь.
В CreoSimulate первым шагом, как и в других программах, является присвоение каждому элементу своего материала. Вообще свойство материала играет немаловажную роль в моделировании тепловых процессов, так как каждому материалу присвоены свои характеристики: теплопроводность, теплоемкость, нагревостойкость и т.д. Далее определяется наиболее вероятный источник тепла, и на него накладывается условие: температура наиболее нагретого элемента - 65 С° (температура должна быть приближена к критической температуре готового устройства). Удельная теплопередача равна 200 мВт. Конвекцией можно пренебречь, так как естественная конвекция составляет 5-25 мВт, что очень незначительно. Также в ПО с автоматически строящейся сеткой необходимо установить размер сетки «стандарт» и отключить её видимость. Это необходимо сделать для равных условий сравнения. При симуляции можно видеть, как распространяется тепло относительно источников нагрева.
Результаты анализа предоставлены на рис. 7-11:
Рис. 7. Анализ печатной платы в ПО CreoSimulate
В Т^1ех так же, как и в CreoSimulate, необходимо указать материал, после чего нужно выбрать единицу измерений температуры, в нашем случае это градусы Цельсия. После чего задаем необходимые параметры, и программа начинает моделировать процесс теплопередачи. Преимуществом данного ПО является наличие процесса постепенного нагревания, иными словами, можно наблюдать процесс изменения температуры от «включения» устройства до его пиковой температуры.
пЬ ^ГЗ * & Ь & Ъ ^ цл /5 р й р
Рис. 8. Анализ печатной платы в ПО Т-Р1ех
Далее сравним моделирование в программном обеспечении So1idWorks. Данная программа намного лучше остальных передаёт цветовую гамму распространения температурных полей, что говорит о лучшем анализе и о более точных подсчётах температуры.
%Р1»в»<якм-а1и>—»1 н - « о ч * -
сыта I р—„.„.. I Эо,, 1 Диал.,.,.»» [ пит^дйГ! д.» Дим.. Г
I?1?-■
I
I
Рис. 9. Анализ печатной платы в ПО So1idWorks
При моделировании теплового процесса в ПО Nastran есть возможность настроить контраст, наличие сетки, шкалу (чтобы отображались значения, необходимые при анализе), так при моделировании необходимо приравнять показатели перечисленных функций к аналогичным параметрам, ранее рассмотренных программ для грамотного отображения результатов.
Далее производим моделирование в программе АСОНИКА-Т. Все настройки, которые касаются модели, идентичны вышеперечисленным.
тт
=>
■Л
Рис. 10. Анализ печатной платы в ПО Nastran
Рис. 11. Анализ печатной платы в ПО АСОНИКА-Т
Область применения АСОНИКА-Т - это конструкции такого типа, как микросборки, радиаторы и теплопроводящие основания, гибридно-интегральные модули, блоки этаже-рочной и кассетной конструкции, шкафы, стойки, а также нетиповые (произвольные) конструкции.
Программное средство нацелено на анализ всех видов тепловых полей, охлаждение которых происходит как естественной, так и вынужденной конвекцией воздушной среды.
При анализе идёт считывание температурных показателей со всех частей конструкции. Температурные показатели делятся на температуру выделенных объемов, дискретную и интегральную.
Кроме того, у всех программ присутствует функция диагностики, благодаря которой возможно увидеть недостатки сборки или детали, а именно места с большей возможностью к перегреву. Данная функция позволяет пресечь ошибку в проектировании ещё до момента её появления, т.е. на стадии разработки конструкции, и исправить её.
Последним критерием оценки является цена лицензии ПО.
Одной из самых дорогих систем проектирования является АСОНИКА, с ценой лицензии в 300 тыс. р. Данная стоимость основана на функционале ПС, а также нераспространенности ПО, по сравнению с другими программами.
Стоит иметь в виду, что данная сумма относится только к подпрограмме АСОНИКА-Т,
весь же комплекс, состоящий из 22 подпрограмм, стоит в разы выше.
К дешевым ПО относятся программы SolidWorks и T-FLEX, стоимость которых составляет около 150 тыс. р., за счёт чего данные ПС пользуются большой популярностью среди предприятий малого бизнеса.
Важно отметить, что при моделировании температурных полей Creo Simulate и SolidWorks автоматически устанавливают сетку.
В модуле Simulation программы SolidWorks возможно осуществлять работу над всеми компонентами (грани, ребра, углы и т.д.), что, конечно же, является огромным плюсом для анализа.
В программе T-FLEX при анализе теплопередачи можно настроить сторонние факторы: конвекцию, излучение и потери.
Во всех перечисленных ПО заложена библиотека материалов, т.е. при выборе того или иного материала автоматически выставляется теплопроводность, коэффициент теплоотдачи и др.
Подробный анализ сравнения всех ПО представлен ниже.
Creo SolidWorks АСОНИКА T-FLEX Nastran
Стоимость ли- 912000 150000 300000 150000 2000000
цензии (руб.)
Поддерживаемые системы единиц СИ (МКС); ДФС; ДФ-МС; ммКС; ммНС; СИ (МКС); СГС; ммГС; ДФС СИ (МКС); ДФС; ДФ-МС; ммКС; ммНС; СИ (МКС); ДФС; ДФ-МС; ммКС; ммНС; СИ (МКС); ДФС; ДФ-МС; ммКС; ммНС;
СГС; ФФС. СГС; ФФС. СГС; ФФС. СГС; ФФС.
Возможность Возможность
создать соб- создать соб-
ственную си- ственную си-
стему стему
Поддерживаемые форматы файлов prt; asm; drw; frm; mfg; lay; sec; int; g; tmu; tmz; cem; bdl; sat; ai; psd; dxf; dwg; hsf; emn; brd; bdf; idb; ifc;igs; prt; asm; drw; frm; mfg; lay; sec; int; g; tmu; tmz; cem; step; stp; 3 dm; wmf; emf; dwg; dxf; dxb; bmf; stl; prt; asm; drw; frm; mfg; lay; sec; int; tmu; tmz; cem; bdl; pkg;
pkg; sdp; sda; sdac; sdpc; igs; iges; vda; dxf; neu; ibl; pts; rwd; rwt; mrs; iges; jpg; pdf; 3 dm; stp; step; stl; tif; vda; mts; wrl; xml. bdl; pkg; sdp; sda; sdac; sdpc; igs; iges; vda; dxf; neu; ibl; pts; rwd; rwt; mrs; xmt; txt; iges; sldasm; sldprt; xmt; bin; asm; par; psm; ipt; iam; 3 dm; sdp; sda; sdac; sdpc; vda; dxf; neu; ibl; pts; rwt; mrs; xdb; stp; step; cgm; stl;
xdb; stp; step; cgm; stl; obj; wrl; dwgemn; sldprt; sldasm; xdb; stp; step; cgm; stl; obj; wrl; dwg; emn; sldprt; sldasm; 3dm; obj; wrl; dwgemn; sldprt; sldasm; 3dm; par; sla
3dm; par; sla.
Анализ теплового + + + + +
режима
Термическая + + + + +
нагрузка
Расчёт темпера- + + + + +
турных полей
Анализ тепловых + + + + +
установившихся
процессов
Анализ тепловых + + + + +
нестационарных
процессов
Сравнение программных продуктов Creo, SolidWorks, АСОНИКА, T-FLEX, Nastran
Продолжение таблицы
Анализ теплопе- + + + + +
редачи
Автоматическое + + + + +
построение тепловых полей
Возможность преобразования теплового воз- + +
действия на конструкцию приборов в механиче-
скую нагрузку
Автоматическое Да Да Нет Нет Нет
построение сетки
На основании параметров, представленных в таблице, можно сделать определенные выводы.
К примеру, одним из самых востребованных программных средств является Creo. Это связано с тем, что система Creo содержит большое количество систем измерения, что позволяет выбрать необходимые для той или иной работы. Кроме того, в системе предусмотрена функция создания пользовательской системы измерения, что позволит использовать данное ПО инженеру для любого рода анализа. Это и является главной особенностью, отличающей данный продукт от других ПО.
Вторым пунктом, отличающим Creo от конкурентных ПО, является возможность открыть файлы большинства других ПО, т.е. количество импортируемых форматов гораздо выше, чем у других, что видно из таблицы.
Следующей положительной стороной ПС Creo является большая база исследований, т.е. необходимые для моделирования функции ПС возможно докупить. Кроме того, в стандартную версию Creo включены базовые библиотеки, благодаря чему Creo является универсальным ПО для большинства видов анализа.
Однако к минусам Creo можно отнести довольно высокую стоимость за базовую комплектацию. Дополнительный же комплект приходится докупать отдельно, из-за чего данный комплекс слабо востребован и пользуется спросом лишь у профессиональных инженеров или в НИИ.
Однако не для всех видов производства подойдет данное ПО. Так, для мелко- и среднесерийного производства применение Creo нерационально в связи с малым количеством проводимых исследований. Для таких видов
предприятий больше подойдет более простое ПО - SolidWorks.
SolidWorks привлекает пользователей приемлемой ценой, а также студенческой версией для вузов и колледжей, которая распространяется бесплатно. Кроме того, SolidWorks имеет большое количество форматов, с которыми возможна работа. В сравнении SolidWorks превосходит Creo по функционалу базового пакета ПО.
К негативным моментам SolidWorks можно отнести малую базу единиц измерений, но для основных видов анализа данной базы достаточно.
Независимо от минусов SolidWorks является одной из востребованной САПР на технических предприятиях.
ПК АСОНИКА - российская разработка от компании НИИ «АСОНИКА». Разработка программы проводилась на основе отечественных ГОСТов, благодаря чему получила аттестацию от Министерства обороны РФ, из-за чего основное применение данного ПО - оборонная промышленность, авиапромышленность и космическая отрасль. По большей части её используют в государственной компании Роскосмос по причине того, что ПО является отечественным продуктом, а Роскосмос -это закрытая государственная структура. Благодаря своей мощной математической базе программа АСОНИКА не уступает своим конкурентам и, кроме того, в ПК доступно большое количество разных исследований. Программный комплекс имеет модульную структуру, благодаря чему можно купить необходимую подпрограмму для определенного вида анализа.
Ещё одна российская разработка от компании «Топ Системы» - T-Flex. Данный комплекс включил в себя функции 2D- и 3D- мо-
делирования с возможностью создания и оформления конструкторской документации и чертежей согласно стандарту ЕСКД. Система включена в Единый реестр российских программ. Данная программа получила большое распространение в основном в малом бизнесе по причине невысокой цены и обширного функционала как в построении, так и в анализе объектов. Также компания предоставляет льготы на приобретение для учебных заведений с факультетами САПР.
Ещё одним перспективным программным комплексом является продукт компании Si-mensPLM Software - программа Nastran. Функционал данной программы нацелен на проектирование и моделирование роторных машин, благодаря чем успешно используется в приборостроении и машиностроении. Данная программа схожа с SolidWorks, так как свое основное распространение она получила в США и Великобритании у студентов в технических вузах, а также в небольших частных инженерных компаниях. В нашей же стране ПО не нашло применение, так как по функциональной части она схожа с АСОНИКА или Сгео, но в плане стоимости превышает их в несколько раз.
Заключение
Проанализировав программные среды Creo, SolidWorks, АСОНИКА, T-Flex и Nastran можно сделать следующие выводы.
Во-первых, доступность той или иной программы. У некоторых из перечисленных в статье программных комплексов завышена цена, но ПК Creo, SolidWorks, T-Flex имеют бесплатную студенческую версию, и хоть она имеет меньше возможностей, в сравнении с полным пакетом, этого вполне достаточно для ознакомления и учебной практики.
Во-вторых, если выбирать из категории бюджетных программ, то к такой группе относятся ПО SolidWorks и T-Flex. Их цена одинакова и составляет около 150 тыс. рублей. Однако T-Flex на порядок лучше SolidWorks, это выражено в первую очередь его быстродействием, то есть и установка и все вычислительные процессы быстрее, чем у SolidWorks. Кроме того, функционал последней версии T-Flex намного шире, чем у SolidWorks. Таким образом, из бюджетных САПР выигрывает T-Flex.
В-третьих, программный комплекс Creo отличается высокой функциональностью, но в то же время довольно дорогой лицензией.
Хоть его цена и велика, но сложностей в приобретении до сих пор не было, и большинство предприятий используют данный комплекс, а продукт показал себя с лучшей стороны. Creo довольно давно на рынке САПР и зарекомендовала себя как в РФ, так и за границей. Данное ПО в предпочтении у крупных НИИ и подобных организаций, которые ведут профессиональные исследования и разработку сложных функциональных устройств.
В-четвертых, если брать программный комплекс из категории цена-качество, то можно выделить ПО АСОНИКА. К особенности данного комплекса можно отнести тот факт, что купить программу можно не целиком, а модульно, к примеру, АСОНИКА-Т предназначена для моделирования температурных полей, а АСОНИКА-М - для моделирования механических процессов. Кроме того, данный комплекс не уступает другим программам по функционалу, напротив, в некоторых моментах даже превосходит, видимо, по этим причинам активными пользователями программы являются такие госкомпании, как «Роскос-мос», и другие, сфера которых требует предельных точностей, измерений и расчётов.
В-пятых, программа Nastran по большей части используется в военной промышленности. Единственным отличием от вышеуказанных программ является цена. Она довольно завышена у данного комплекса, в связи с чем кроме как в военной промышленности РФ нигде не используется, однако за границей она входит в основной круг пользования крупных компаний.
Литература
1. Ртищева А.С. Методы моделирования теплоэнергетических процессов: лабораторный практикум. Ульяновск: УлГТУ, 2007. 53 с.
2. Муратов А.В., Ципина Н.В. Способы обеспечения тепловых режимов РЭС: учеб. пособие. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007. 96 с.
3. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре: учебник для вузов по специальности «Конструирование и производство радиоаппаратуры». М.: Высш. шк., 1984. 247 с.
4. Беккель Л.С., Сломинская Е.Н. Анализ возможностей CreoParametric // Инновационная наука. 2016. №9. С. 47 - 50.
5. Сравнение технологии формирования параметрических моделей механических конструкций в системах Creo и Компас: выпускная квалификационная работа бакалавр: 09.03.01 / Грачева Дарья Алексеевна; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина). СПб., 2017. 62 с.
6. Зиновьев Д. Основы моделирования в SolidWorks. М.: Vertex, 2017. 277 с.
7. Дударева Н.Ю., Загайко С.А. Самоучитель SolidWorks 2007. СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2007. 1308 с.
8. Шамулов А.С. Преимущества автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры АСОНИКА перед зарубежными системами ANSYS, NASRAN, COSMOS, COMSOL и другими // Электроника и электротехника. 2018. №2. С. 40 - 45.
9. Шамулов А.С., Тихомиров М. Оценка надежности и качества РЭС // Электроника и электротехника. 2019. № 1. С. 44 - 51.
10. Шамулов А.С., Шамулов М.А. Опыт применения автоматизированной системы АСОНИКА в промышленности Российской Федерации: монография. Владимир: Владимирский филиал РАНХиГС, 2017. 422 с.
11. T-Flex CAD. Двухмерное проектирование и черчение: руководство пользователя. M.: Топ системы, 2004. б78.
12. Рычков СП., Mовчан ДА. Mоделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. M.: ДЖК-Пресс, 201б. 784 с.
13. Бочков A^., Большаков В.П., Лячек Ю.Т. Твердотельное моделирование деталей в CAD-системах: AutoCAD, Комнас-3D, SolidWorks, Inventor, Creo: учеб.нособие. ОПб.: Питер, 2014. 480 с.
14. Шамулов M.A., Шамулов A.C. Виртуальная среда проектирования РЭC на основе комплексного моделирования физических процессов. Владимир: Владимирский филиал РAHXиГC, 201б. 87 с.
15. Большаков В.П., Бочков A.Ä, Cергеев A.A. 3D-моделирование в AutoCAD, E^M^C^D, SolidWorks, Inventor, T-Flex: Учебный курс. CM.: Питер, 2011. 332 с.
Поступила 23.04.2022; принята к публикации 15.0б.2022.
Информация об авторах
Костюков Александр Сергеевич - аспирант, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: stalkerklon@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5711-9059 Проценко Сергей Алексеевич - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail :sergo2023@bk. ru.
Мурачёв Григорий Игоревич - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail:grigoriy.m99@mail.ru.
Бугаев Андрей Владимирович - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: andrej.bugayov@mail.ru .
Затонский Александр Александрович - бакалавр, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail:kino2010kot@mail.ru.
COMPARATIVE ANALYSIS OF SOFTWARE PACKAGES FOR DETERMINING THERMAL CHARACTERISTICS OF RADIO-ELECTRONIC DEVICES
A.S. Kostyukov, S.A. Protsenko, G.I. Murachyev, A.V. Bugaev, A.A. Zatonskiy Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia
Abstract: for the design of radio electronic devices (RED), one of the main tasks in the process of their design is to determine the critical thermal load. Based on the data obtained from the analysis of thermal effects, the selection of the most relevant and cost-effective material for the future device and its design will take place. Also, at the design stage of the device, vulnerabilities can be identified, which saves both financial and time resources. To achieve the above goals, various specialized software systems are used. Such software products include Creo, SolidWorks, T-FLEX, ASONIKA and Nastran. This article will focus on the listed software, namely, their main parameters and functionality, their advantages and disadvantages. We compared the presented software systems according to the method of conducting thermal analysis on the design of the RED. For these purposes, we carried out a comparative experiment, a thermal analysis of the printed circuit board, thanks to which we revealed the features of each of the listed software and their design differences. All results of the experiment are listed in the table for comparison
Key words: Creo, SolidWorks, ASONIKA, T-FLEX, Nastran, finite element mesh, strength analysis
References
1. Rtishcheva A.S. "Methods for modeling heat and power processes" ("Metody modelirovaniya teploenergeticheskikh protsessov"), Ul'yanovsk, 2007, 53 p.
2. Muratov A.V., Tzipina N.V. "Ways to ensure the thermal regimes of RES" ("Sposoby obespecheniya teplovykh rezhimov REC"), textbook, Voronezh State Technical University, 2007, 96 p.
3. Dul'nev G.N. "Heat and mass transfer in electronic equipment" ("Teplo- i massoobmen v radioelektronnoy apparature"), textbook, Moscow: Bysshaya shkola, 1984, 247 p.
4. Bekkel L.S., Slominskaya E.N. "CreoParametric capabilities analysis", Innovative Science (Innovatsionnaya nauka), 2016, no. 9, pp. 47-50.
5. Gracheva D.A. "Comparison of the technology for the formation of parametric models of mechanical structures in the Creo and Compass systems" ("Sravnenie tekhnologii formirovaniya parametricheskikh modeley mekhanicheskikh konstruktsiy v siste-makh Creo i Kompas"), final qualification work of a bachelor, 09.03.01, St. Petersburg State Electrotechnical University named after V.I. Ul'yanov (Lenin), 2017, 62 p.
6. Zinov'ev D. "Fundamentals of modeling in SolidWorks" ("Osnovy modelirovaniya v SolidWorks"), Moscow: Vertex, 2017,
277 p.
7. Dudareva N.Yu., Zagayko S.A. "Self-tutor SolidWorks 2007" ("Samouchitel' SolidWorks 2007"), St. Petersburg: BHV, 2007, 1308 p.
8. Shamulov A.S. "Advantages of the automated system for ensuring the reliability and quality of ASONIKA equipment over foreign systems ANSYS, NASRAN, COSMOS, COMSOL and others", Electronics and Electrical Engineering (Elektronika i el-ektrotekhnika), 2018, no. 2, pp. 40-45.
9. Shamulov A.S., Tikhomirov M. "Assessment of the reliability and quality of RES", Electronics and Electrical Engineering (Elektronika i elektrotekhnika), 2019, no. 1, pp. 44-51.
10. Shamulov A.S., Shamulov M.A. "Experience in the application of the ASONIKA automated system in the industry of the Russian Federation" ("Opyt primeneniya avtomatizirovannoy sistemy ASONIKA v promyshlennosti Rossiyskoy Federatsii"), monograph, Vladimir branch of the RANEPA, 2017, 422 p.
11. "T-Flex CAD. 2D Design and Drawing" ("T-Flex CAD. Dvukhmernoe proektirovanie i cherchenie"), user's guide, Moscow: Top Systems, 2004, 678 p.
12. Rychkov S.P., Movchan D.A. "Structural modeling in Femap with NX Nastran" ("Modelirovanie konstruktsiy v srede Fe-map with NX Nastran"), DMK-Press, 2016, 784 p.
13. Bochkov A.L., Bol'shakov V.P., Lyachek Yu.T. "Solid modeling of parts in CAD systems: AutoCAD, Compass-3D, SolidWorks, Inventor, Creo" ("Tverdotel'noe modelirovanie detaley v CAD-sistemakh: AutoCAD, Kompas-3D, SolidWorks, Inventor, Creo"), textbook, St. Petersburg: Piter, 2014, 480 p.
14. Shamulov M.A., Shamulov A.S. "Virtual environment for designing RES based on complex modeling of physical processes" ("Virtual'naya sreda proyektirovaniya RES na osnove kompleksnogo modelirovaniya fizicheskikh protsessov"), Vladimir branch of the RANEPA, 2016, 87 p.
15. Bol'shakov V.P., Bochkov A.L., Sergeev A.A. "3D modeling in AutoCAD, KOMPAS-3D, SolidWorks, Inventor, T-Flex" ("3D-modelirovanie v AutoCAD, KOMPAS-3D, SolidWorks, Inventor, T-Flex"), textbook, St. Petersburg: Peter, 2011, 332p.
Submitted 23.04.2022; revised 15.06.2022
Information about the authors
Aleksandr S. Kostyukov, graduate student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: stalkerklon@mail.ru, ORCID ID - https://orcid.org/0000-0002- 5711-9059
Sergey A. Protsenko, bachelor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: sergo2023@bk.ru.
Grigoriy I. Murachyev, bachelor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: grigoriy.m99@mail.ru .
Andrey V. Bugaev, bachelor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: andrej .bugayov@mail.ru .
Aleksandr A. Zatonskiy, bachelor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: kino2010kot@mail.ru.
