Моделирование механических и тепловых воздействий на РЭС

Магистратура 2019/2020

Статус: Курс по выбору (Компьютерные системы и сети)

Направление: 09.04.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кожевников Анатолий Михайлович

Прогр. обучения: Компьютерные системы и сети

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 48

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целью курса «Моделирование механических и тепловых воздействий на РЭС» является ознакомление студентов с методами моделирования тепловых и механических воздействий на радиоэлектронные средства (РЭС) как одного из этапов в информационной поддержке жизненного цикла изделий для решения практических задач, возникающих в повседневной деятельности инженера. Основные разделы курса: условия эксплуатации конструкций РЭС, математические модели тепловых воздействий на РЭС, математические модели механических воздействий на РЭС, методы анализа моделей в САПР конструкций РЭС, средства обеспечения моделирования физических процессов в конструкциях РЭС. Курс расширяет знания студентов по возможностям применения компьютерного моделирования при исследовании и проектировании РЭС и является одним из базовых при выполнении ВКР и прохождении производственной практики на предприятиях с конструкторским уклоном.

Цель освоения дисциплины

Целью курса является ознакомление студентов с методами моделирования тепловых и механических воздействий на радиоэлектронные средства (РЭС) как одного из этапов в информационной поддержке жизненного цикла изделий для решения практических задач, возникающих в повседневной деятельности инженера.

Планируемые результаты обучения

Понимание места моделирования в процессе проектирования РЭС
Понимание актуальности моделирования механических и тепловых воздействий на РЭС
Освоение методов построения математических моделей тепловых воздействий на РЭС
Освоение методов построения математических моделей механических воздействий на РЭС
Изучение методов анализа больших систем
Ознакомление с основными программными приложениями моделирования механических и тепловых воздействий на РЭС

Содержание учебной дисциплины

Тема 2: “Условия эксплуатации конструкций РЭС”
Условия эксплуатации РЭС. Виды внешних механических воздействий на конструкции РЭС: гармоническая и случайная вибрация, ударные воздействия, линейное ускорение, акустическое давление. Тепловые режимы эксплуатации РЭС. Влияние механических и тепловых воздействий на надежность РЭС. Модели надежности ЭРИ и РЭС.
Тема 1: “Понятие инженерного проектирования”
Принципы системного подхода при проектировании. Основные понятия системотехники. Структура процесса проектирования. Типовые маршруты и процедуры проек-тирования. Формализация процесса проектирования для автоматизации проектирования. Иерархические уровни проектирования. Основные задачи и этапы математического моделирования конструкций РЭС. Системный подход к проектированию РЭС: понятие инженерного проектирования.
Тема 3: “Математические модели тепловых воздействий на РЭС”
Типы конструкций РЭС. Основные понятия теории моделирования: модель и моделирование. Классификация моделей. Схема создания модели. Компонентные и топологические уравнения. Компонентные и топологические уравнения тепловой системы. Методы построения математических моделей конструкций: конечных элементов, граничных элементов, суперэлементов, электротепловой аналогии и их применение для расчета тепловых и механических режимов конструкций РЭС. Виды теплообмена в РЭС. Математические модели теплообмена в конструкции РЭС при моделировании стационарного и нестационарного тепловых режимов.
Тема 4: “Математические модели механических воздействий на РЭС ”
Параметры внешних механических воздействий на конструкции РЭС: гармонической и случайной вибрации, ударных воздействий, линейного ускорения, акустического давления. Амплитудно-частотная характеристика конструкции. Ударный спектр. Математическая конечно-элементная модель динамики конструкции РЭС. Математическая конечно-разностная модель динамики конструкции печатного узла РЭС. Математическая модель динамики системы виброудароизоляции конструкции.
Тема 5: “Методы анализа моделей в САПР конструкций РЭС ”
Методы анализа математических моделей конструкций РЭС и их элементов при тепловых и механических воздействиях: метод блочно-иерархического формирования, метод Холецкого, метод LU-разложения, метод сопряженных градиентов, методы расчета по частям. Макромоделирование.
Тема 6: “Средства обеспечения моделирования физических процессов в конструкциях РЭС”
Программные приложения для моделирования конструкций РЭС с учетом требований обеспечения надежности при тепловых и механических нагрузках: САПР Ansys, Solid Works, Асоника, Nastran. Методология проектирования надежных конструкций РЭС.

Элементы контроля

Самостоятельная работа_1
Практические работы_1
Экзамен_1
Практические работы_2
Самостоятельная работа_2
Экзамен_2

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (1 модуль)
0.25 * Практические работы_1 + 0.25 * Самостоятельная работа_1 + 0.5 * Экзамен_1
Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.25 * Практические работы_2 + 0.25 * Самостоятельная работа_2 + 0.5 * Экзамен_2

Программа дисциплины