Аннотация
В этой работе я осваивал подсистему АСОНИКА-ТМ и с помощью АСОНИКА-Р подготовил карты рабочих режимов по результатам тестовых расчётов. Сделал конспекты справочных данных, описания подсистем и руководства пользователя подсистем АСОНИКА-ТМ и АСОНИКА-Р.
Оглавление:
Введение………………………………………………………………………………………….5
1. Описание подсистемы АСОНИКА-ТМ…………………………………………………..….6
1.1. Назначение подсистемы…………………………………………………………………….6
1.2. Структуры входных данных………………………………………………………………11
1.3. Результаты………………………………………………………………………………….12
2. Конспект руководства пользователя по АСОНИКА-ТМ ………………………………...13
3. Конспект справочных данных к подсистеме АСОНИКА-Р………………………………17
4.Конспект описания подсистемы АСОНИКА-Р…………………………………………….18
5. Конспект руководства пользователя по АСОНИКА-Р……………………………………20
6.Решение тестовой задачи в подсистеме АСОНИКА-ТМ……………………………….…24
6.1 Постановка задачи………………………………………………………………………….24
6.2 Импорт печатного узла и ввод параметров……………………………………………….25
6.3 Задание механических параметров, их воздействий и получение результатов моделирования. ………………………………………..……………………………………….27
7.Подготовка карт режимов……………………………………………………………………43
Заключение……………………………………………………………………………………...45
Список используемой литературы……………………………………………………...……..46
Введение.
Подсистема АСОНИКА-ТМ позволяет анализировать печатные узлы радиоэлектронных средств и проводить расчеты стационарного и нестационарного тепловых режимов как при нормальном, так и при пониженном давлении при следующих видах механических воздействий: 1)гармоническая вибрация, 2) случайная вибрация, 3) удар, 4) линейное ускорение, 5)акустический шум.
Подсистема имеет интерфейс с системой P-CAD: автоматически считываются координаты расположения всех электрорадиоизделий на плате.
Подсистема включает в себя базу данных со справочными геометрическими, теплофизическими и физико-механическими параметрами электрорадиоизделий и конструкционных материалов.
Подсистема АСОНИКА-Р предназначена для облегчения и ускорения процесса заполнения карт рабочих режимов электрорадиоизделий (ЭРИ). В подсистему заложены все возможные формы карт рабочих режимов последней редакции РДВ.319.01.09-94 (2000 года).
Подсистема позволяет осуществлять автоматическое заполнение карт рабочих режимов ЭРИ на основе перечня ЭРИ, введенного пользователем, и базы данных, содержащей предельно-допустимые значения параметров ЭРИ согласно техническим условиям, в том числе в виде графических и аналитических зависимостей. При этом перечень ЭРИ вводится как вручную, так и автоматически из файлов, подготовленных в системе PCAD.
1.Описание подсистемы асоника-тм
Назначение подсистемы
Подсистема «АСОНИКА-ТМ» предназначена для автоматизации моделирования печатных узлов на следующие виды дестабилизирующих факторов:
механические воздействия (гармоническая и случайная вибрации, одиночный удар и удар многократного действия, линейное ускорение, акустический шум);
стационарные и нестационарные тепловые воздействия;
комплексные механические и тепловые воздействия (моделирование механических процессов с учетом рассчитанных температур участков печатного узла (ПУ));
анализ усталостной прочности выводов электрорадиоэлементов (ЭРЭ).
Структура конструкции печатного узла для моделирования может включать в себя:
электрорадиоизделия;
ребра жесткости, тепловые шины и теплостоки;
крепления;
проводники.
При этом должны быть заданы также механические воздействия в местах крепления печатного узла, тепловые граничные условия и контрольные точки, в которых вычисляются механические и тепловые характеристики [3].
Подсистема АСОНИКА-ТМ обладает следующими функциональными возможностями:
учет многослойности конструкции, а также неравномерного распределения проводников;
полный набор инструментов формирования структуры проекта (редактор свойств элементов с помощью таблицы параметров и диалоговых окон, 2D-редактор, 3D-редактор, экспорт – импорт элементов проекта с использованием файла, выбор электрорадиоизделий и параметров материалов из справочной базы данных, статистика по проекту (общее время расчета, время на подготовку исходных данных, время на моделирование, время на сохранение результатов, размерность матрицы, среднеквадратическая ошибка вычислений и др.));
возможность групповой обработки данных (формирование групп электрорадиоизделий по признакам и условиям, задание отдельных параметров электрорадиоизделий (при чтении из системы P-CADварианты установки, типы электрорадиоизделий, группы можно создавать вручную), назначение соответствия (при чтении из системыP-CAD, когда данного типа электрорадиоизделий нет в базе данных и нужно задать аналог – задать соответствие), трансформация посадочного места электрорадиоизделий (искусственное пропорциональное изменение размеров корпуса электрорадиоизделий, выводов)) [1];
возможность импорта структуры печатного узла из комплекса программ P-CAD(в форматеPDIF);
возможность сохранения и восстановления копий проекта;
полная настройка конфигурации (слои, визуализация на плоскости, визуализация в пространстве, воздействия, результаты расчетов, точность отображения числе, шаг и др. параметры моделирования) под каждого пользователя путем назначения параметров интерфейса (цвет, стиль и т.п.), моделирования, обработки результатов моделирования;
наличие истории проектов (последовательность открытия проектов – сохраняются имена);
учет демпфирующих свойств воздушной среды при моделировании механических процессов;
диагностика на корректность ввода исходных данных и формирование отчета;
управление точностью моделирования;
вывод результатов моделирования в виде полей температур, механических ускорений и перемещений, амплитудно-частотных (АЧХ) и амплитудных временных характеристик (АВХ), рабочих карт режимов электрорадиоизделий;
полное управление выводом результатов (возможность задания палитры вывода поля, его максимального и минимального значений, отображение электрорадиоизделий с условием, «светофор» (задаются поддиапазоны коэффициентов нагрузки электрорадиоизделий и при выводе результатов электрорадиоизделий окрашивается в 3 цвета в зависимости от того, в какой поддиапазон попадает коэффициент нагрузки электрорадиоизделий), настройка стиля и масштабы графиков амплитудно-частотной и амплитудной временной характеристик);
вывод карт режимов электрорадиоизделий с условиями (по коэффициенту нагрузки – выводятся те электрорадиоизделия, нагрузка которых выше или ниже заданных значений);
сравнение результатов моделирования одного и того же печатного узла с разными геометрическими, физико-механическими, теплофизическими параметрами и воздействиями;
сравнение результатов моделирования печатного узла с экспериментом;
идентификация тепловых и механических параметров материалов;
Подсистема АСОНИКА-ТМ позволяет получать в узлах конструкции печатного узла, контрольных точках и на отдельных электрорадиоизделиях значения
температур;
абсолютных и относительных ускорений;
прогибов и перемещений;
напряжений.
На рис.1 представлена структура подсистемы АСОНИКА-ТМ.
Рисунок 1. Структура подсистемы АСОНИКА-ТМ
Основу подсистемы составляют управляющая программа, препроцессор, процессор и постпроцессор.
Управляющая программа осуществляет автоматизированную передачу данных между препроцессором, процессором и постпроцессором подсистемы. Управляющая программа осуществляет взаимодействие с PDM-системой хранения и управления данными о РЭС. Управляющая программа имеет интерфейс связи с системой топологического проектирования печатных платP-CAD, из которой может быть передан перечень электрорадиоизделий (ЭРИ), координаты размещения ЭРИ на плате, а также геометрия самой платы, что значительно сокращает время на ввод модели печатного узла.
В препроцессоре при помощи графических интерфейсов автоматизированного синтеза макромодели печатного узла и графического интерфейса ввода механических воздействий формируется информационная модель печатного узла с точки зрения визуализации исходных данных. Необходимые параметры материалов элементов несущей
конструкции можно выбрать из справочной базы данных, а в случае необходимости идентифицировать.
Процессор подсистемы состоит из математического и теплового процессоров.
В основе теплового процессора лежат критериальные уравнения теории подобия и уравнения теплообмена, метод узловых потенциалов для формирования математической модели тепловых процессов в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений (СОДУ), системы нелинейных алгебраических уравнений (СНАУ). Для решения СОДУ используется метод формул дифференцирования назад, для решения СНАУ - метод простых итераций, а для решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), к которым сводятся СОДУ и СНАУ (на каждом шаге по времени и (или) на каждой итерации по нелинейностям), - усовершенствованный метод LU-разложения. Результаты, полученные при тепловом расчете (температуры участком конструкции ПУ), используются для корректировки физико-механических параметров материала конструкции ПУ.
Основу механического процессора составляет бигармоническое уравнение колебаний пластины, в котором частные производные заменяются центральными разностями (поэтому в исходных данных задается разбиение сетки по осям X и Y; при этом запрашивается количество дискретов). Формируемая на основе метода узловых потенциалов система алгебраических уравнений является нелинейной ввиду зависимости КМП материла ПУ от напряжения, решение которой ведется методом простых итераций, на каждом шаге которого решается СЛАУ усовершенствованным методомLU-разложения.
Математическим ядром подсистемы является программа решения систем линейных алгебраических уравнений с разреженными матрицами усовершенствованным методом LU-разложения, подробно рассмотренная в пятом параграфе данной главы.
В постпроцессоре результаты моделирования отображаются в доступном пользователю виде. На основе полученных результатов разработчиком может быть принято проектное решение об обеспечении стойкости несущих конструкций РЭС к тепловым.
В случае превышения расчетных напряжений элементов конструкции или расчетных температур и ускорений на ЭРИ над допустимыми возможна корректировка конструкции [3].