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: 16.01.2018 15:55
Дата обновления: 01.03.2018 15:26