Информационные технологии анализа конструкций радиоэлектронных средств при воздействии внешних факторов

Проведение фундаментальных научных исследований (выполнение работ в соответствии с государственным заданием 2014/151, проект № 8.389.2014/К

Руководитель: Юрков Н.К.

 

Цель работы: Формирование методологической и теоретической основы математического моделирования влияния механических, тепловых и электромагнитных воздействующих факторов на характеристики современных радиоэлектронных средств

 

Полученные результаты:

1) Проведен подробный аналитический обзор математических методов и средств информационного обеспечения позволяющих исследовать влияние электромагнитных, внешних механических и тепловых воздействий на характеристики современных радиоэлектронных средств (РЭС).

2) Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния проводящего слоя печатных плат с учетом локальных тепловых воздействий.

3) Разработана математическая модель оценки эффективности систем виброизоляции, учитывающая полный спектр резонансных частот.

4) Проведен пространственно-временной анализ печатных проводников с учетом температуры и подготовлены аналитические зависимости для комплексной модели линии передачи.

5) Разработана комплексная модель линии передачи с потерями на основе печатного монтажа с учетом влияния температуры. Проведены исследования возможности применения контактных площадок поверхностно монтируемых электрорадиоэлементов (ЭРИ) в качестве их теплоотвода.

6) Разработана методика расчета напряженности электрической составляющей электромагнитного поля в сложных условиях, позволяющая принять во внимание влияние температуры.

7) Предложена методика получения тепловой модели печатного узла ,где основными данными для численного расчета выступают параметры внешней среды и характеристики источников тепловыделения. В результате получаем значения выделяемой мощности по тепловизионной картине печатного узла. В основе лежит численное решение уравнения Фурье методом конечных разностей.

8) Предложена математическая модель пластинчатой конструкции электронного узла, которая позволяет учитывать одновременном воздействии как вибрационных, так и тепловых нагрузок. В полученную модель входят в явном виде входят нормальные и касательные механические напряжения на поверхности платы, а также температура, косвенно задаваемая через модуль Юнга.

9) Предложены математические модели, построенные на основе теории полумарковских процессов, которые позволяют произвести расчет среднего времени эффективной работы РЭС в условиях помех, расчет вероятности успешного функционирования двух РЭС с учетом их взаимного влияния, а также позволяет оптимально управлять частотным ресурсом с целью уменьшения уровней помех для РЭС. Разработанный математический аппарат позволяет не только анализировать эффективность функционирования системы радиоэлектронных средств, но и решать обратные задачи по совершенствованию их защищенности до необходимого уровня.

10). Разработана математическая модель и алгоритм расчета для исследования НДС плоских слоистых структур изделий приборостроение при тепловых воздействиях. В отличии от существующих, модель основано на теории многослойных пластин, позволяющих наиболее точно исследовать НДС реальных структур. Модель реализована в виде программного обеспечения, позволяющего исследовать поля напряжений, деформаций и перемещений.

11). На основании проведенных численных исследований сформулированы практические рекомендации по повышению термостабильности и надежности микросборок различного назначения:

-     применение клеевых композиций с низким модулем сдвига;

- обязательный контроль толщины клеевого (паяного) шва на технологических операциях крепления плат микросборок к основанию;

- размещение тензорезистивных элементов в зонах равномерного распределения термомеханических напряжений и деформаций на поверхности платы.

12. Применение математического моделирования НДС конструктивных элементов блоков РЭС и других приборных устройств на основе рассмотренной модели позволяет на ранних этапах проектирования за счет конструкторско-технологическых решений  создавать блоки с повышенной термостабильностью и надежностью в требуемом эксплуатационном  режиме внешних воздействий .

 

Получено 14 свидетельств на программы для ЭВМ, реализующие разработанные в работе методы, методики и алгоритмы:

1. Программа расчета температуры в узлах тепловой схемы.

2. Программный модуль сбора и визуализации экспериментальных данных при проведении анализа динамических характеристик конструкций РЭС.

3. Программный модуль расчета пружинного подвеса виброамортизатора с электромагнитной компенсацией.

4. Программная система прогнозирования остаточного ресурса конструктивных элементов ЭС авиационных и ракетно-космических систем

5. Программная система анализа влияния фазового сдвига внешнего вибрационного воздействия, вводимого в точки крепления, на динамические характеристики стержневых элементов конструкций ЭС

6. Программный модуль прогнозирования электрических параметров электрорадиоизделий с полимерно-углеродными гетерогенными структурами Разработана база данных ЭРИ, с учетом их надежностных, механических и тепловых параметров. Начато ее наполнение.

7. Программа расчета температуры перегрева теплоотвода и кристалла ЭРЭ Thermal Calculation Complex.

8. Программный модуль для идентификации упорядоченной разностной структуры в окрестности элемента вибрационно размытого изображения.

9. Программа управления виброиспытательной установкой.

10. Программный модуль визуализации результатов измерения и графического интерфейса виброиспытательной установки

11. Программа анализа изгибных колебаний стержневой конструкции

12. Программа анализа данных с лазерного виброметра

13. Программа определения мощности источников тепловыделения по динамике температуры платы

14. Программа расчета показателей надежности электронных средств

 

 

 

 

 

Дата создания: 31.10.2017 15:26
Дата обновления: 02.11.2017 15:54