Лекция №4 Механическое моделирование конструкции электронных средств на воздействие вибрации, линейные ускорения и акустические шумы. Асоника-м, асоника-тм.

АСОНИКА-Мпредназначена для моделирования вибраций в электронных шкафах.

Подсистема АСОНИКА-ТМ позволяет анализировать печатные узлы радиоэлектронных средств и проводить расчет стационарного и нестационарного тепловых режимов как при нормальном, так и при пониженном давлении на следующие виды механических воздействий:

• гармоническая вибрация;

• случайная вибрация;

• удар;

• линейное ускорение;

• акустический шум.

Для моделирования этих конструкций (см. последние 2 таблицы в лекции №3), тепловые модели строятся или на компьютере (на экране), или вводится информация со специализированных программ.

Данные, полученные с АСОНИКИ-М и АСОНИКИ-Т, передаются в АСОНИКУ-ТМ. Выходом АСОНИКИ-Т являются средние температуры печатных узлов, стенок блока и воздушных объемов.

В АСОНИКЕ-ТМ плата разделяется условно, на чертеже наносится ряд вертикальных или горизонтальных линий, на которых разделяется плата с элементами.

Лекция №5 Механическое моделирование тепловых процессов в электронных средствах. Асоника-т.

Подсистема АСОНИКА-Тпредназначена для автоматизации процесса проектирования РЭС и позволяет реализовать следующие проектные задачи:

• определение тепловых режимов работы всех ЭРИ и материалов несущих конструкций и внесение изменений в конструкцию с целью достижения заданных коэффициентов нагрузки;

• выбор лучшего варианта конструкции из нескольких имеющихся вариантов с точки зрения тепловых режимов работы;

• обоснование необходимости и оценка эффективности дополнительной защиты РЭС от тепловых воздействий;

• создание эффективной программы испытаний аппаратуры на тепловые воздействия (выбор испытательных воздействий, выбор наиболее удачных мест установки датчиков).

Подсистема АСОНИКА-Тпозволяет анализировать следующие типы конструкций: микросборки, радиаторы и теплоотводящие основания, гибридно-интегральные модули, блоки этажерочной и кассетной конструкции, шкафы, стойки, а также нетиповые (произвольные) конструкции.

Подсистема дает возможность провести анализ стационарного и нестационарного тепловых режимов аппаратуры, работающей при естественной и вынужденной конвекциях в воздушной среде, как при нормальном, так и при пониженном давлении. При анализе нетиповых конструкций определяются температуры выделенных изотермических объемов; при анализе типовых узлов - температуры ЭРИ, а также дискретное температурное поле типовых узлов и их интегральные температуры.

Сервисное обеспечение АСОНИКА-Т включает в себя Базу данных со справочными геометрическими и теплофизическими параметрами ЭРИ и конструкционных материалов, графический ввод исходных данных для конструкций, графический вывод результатов расчета.

Полученные в результате расчета температуры используются в качестве граничных условий для моделирования теплового режима печатного узла с помощью подсистемы АСОНИКА-ТМ, в результате которого могут быть получены температуры всех ЭРИ.

Обе программы (АСОНИКА-Т и АСОНИКА-ТМ) показывают тепловые поля, то есть непрерывное распределение температуры по плате и по стенкам корпуса. Предусмотрев контрольную точку, можно получить для нее температуру. Контрольная точка и ее координаты нужны для того, чтобы поставить на ее место прибор.

Ветви– это тепловые сопротивления или источники температуры, что соответствует источнику ЭДС (в электричестве) или источник мощности тепловыделений, что соответствует источнику тока в электрической цепи.

Конвекция может быть только между твердой поверхностью и омывающим ее воздухом. А лучистый обмен идет между двумя твердыми поверхностями.

Вынужденная конвекция, то есть если омывается воздухом, который гонится вентилятором.

АСОНИКА-ТМ.

Тепловая и механическая модели строятся автоматически. Модели строятся с шагом. Задаем шаг, делаем сетку. В результате расчета получается столько температур по площади платы, сколько выделено сегментов платы от наложения сетки. Время расчета увеличивается при увеличении шагов.

Идентификация– это получение неизвестных параметров модели путем сравнения результатов эксперимента с результатами моделирования. При этом достаточно иметь хотя бы одну контрольную точку на поверхности.

На каждом шаге проверяется квадрат разности между измеренным значением температуры и рассчитанным значением температуры.

Лекция №6

Модель теплового процесса транзистора (продолжение лекции №3).

Построим МТП транзистора, находящегося в воздухе с температурой 25. В транзисторе выделяется мощность 1 Вт.

Идеализируем процессы теплопередачи в теле:

• примем изотермичным кристалл транзистора;

• примем изотермичным корпус транзистора.

При построении МТП транзистор разбиваем на 2 условно изотермичных объема: кристалл транзистора (узел 1 в МТП) и корпус транзистора (узел 2 в МТП). Окружающей среде поставим в соответствие узел 3. Тeпловая энepгия, pаcceиваeмая в кpиcталлe тpанзиcтоpа (узeл 1), чepeз внутpeннee тeпловоe cопpотивлeниe (вeтвь 1-2 типа 01) тpанзиcтоpа пepeдаeтcя коpпуcу тpанзиcтоpа ( узeл 2). (рисунок фФЙа;

• примем изотермичным радиатор транзистора.

На рисунке 3 МТП транзистора, установленного на радиаторе (стационарный тепловой режим), на рисунке 4 МТП транзистора, установленного на радиаторе (нестационарный тепловой режим).

Рис. 3. МТП транзистора, установленного на радиаторе (стационарный тепловой режим)

Рис. 4. МТП транзистора, установленного на радиаторе (нестационарный тепловой режим)

1-ый узел – кристалл, 2-ой узел – корпус транзистора, 3-ий узел – окружающая среда, 4-ый узел – радиатор.

Лекция №7

Комплексирование моделей при автоматизированном проектировании бортовых источников вторичного электропитания (Сотникова С. Ю.).

Цель работы: обеспечение гарантированной надежности при автоматизированном проектировании бортовых источников вторичного электропитания (ИВЭП) за счет снижения физической модели с математическими моделями протекающих электрических, тепловых и механических процессов.

Особенности бортовых ИВЭП:

• ИВЭП конструктивно выполняются на отдельных печатных платах (обычно для каждого радиоэлектронного блока предусматривается отдельный ИВЭП).

• ИВЭП подвергаются широкому спектру механических воздействий: вибраций, ударов, линейных ускорений, акустических шумов.

• ИВЭП всегда имеют больше тепловыделения на электроизделиях.

• САПР ИВЭП должны обеспечивать моделирование взаимосвязанных физических процессов: электрических, тепловых и механических.

• Наблюдается неуклонная тенденция повышения требований к показателям надежности.

Для снижения размерности задачи необходимо оценить чувствительность определяющих выходных характеристик…

1,,

,

,

2 Теплопроводностью (кондукцией) называется молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, то есть в твердом теле.

3 Тепловое излучение – процесс распространения теплоты с помощью электромагнитными волнами.

4Конвекция– перенос теплоты при перемещении объемов «жидкости» (газа или жидкости) в пространстве. Теплообмен между жидкостью или газом и поверхностью твердого тела называютконвективным теплообменом или теплопередачей.