Введение 5
1. Физическая постановка задачи 7
2. Математическая постановка задачи 8
2.1. Модальный анализ 8
2.2. Гармонический анализ 9
2.2.1. Определение и описание демпфирования 10
2.3. Полный нестационарный анализ 12
3. Метод решения 14
4. Результат работы 18
4.1. Зависимость значений перемещений от толщины элементов 18
4.2. Расчет перемещения платы с электронными компонентами 25
4.3. Сравнение частотного анализа с нестационарным анализом 28
Заключение 29
Литература 30
При транспортировке и эксплуатации радиоэлектронная аппаратура подвергается различным механическим воздействиям, в результате которых может быть нарушено нормальное функционирование как отдельных элементов, так и аппаратуры в целом. Причинами таких воздействий могут быть дорожные неровности, падения, удары и многое другое. Нарушение работоспособности аппаратуры может быть связано с разрушением диэлектрического основания печатной платы, появлением микротрещин в соединениях, отрывом электронного компонента и др. Чаще всего, все это выявляется на завершающих этапах разработки изделия и может привести к затратным процессам оптимизации конструкции. Поэтому уже на стадии проектирования электронных устройств следует проводить инженерный анализ, учитывать влияние механических воздействий на конструкцию и закладывать проектные решения, снижающие воздействие данных негативных факторов на приборы.
В настоящее время осуществлять анализ влияния механических воздействий на основные конструктивные элементы электронной аппаратуры - печатные платы (узлы) с расположенными на неё электрорадиоизделиями (ЭРИ) - затруднительно, поскольку увеличивается разнообразие типов электронных компонентов и способов их установки, повышается интенсивность механических воздействий и их виды. Также стоит учитывать постоянный рост номенклатуры применяемых для изготовления радиоэлектронных модулей технологических материалов, что накладывает дополнительные ограничения на использование существующих методов и автоматизированных средств проведения инженерного анализа.
Учитывая довольно высокую стоимость проверки функциональных, электрических и механических характеристик на испытательных стендах и отсутствие возможности моделирования процессов нарушения контактов «плата-компонент», целесообразно использовать методы комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей с применением возможностей современных средств автоматизированного проектирования и инженерного анализа, которые позволят определить основные механические свойства модулей.
Актуальность темы работы определяется высокой стоимостью проведения натурных испытаний конструкций печатных плат и необходимостью оценки механических характеристик печатных узлов с целью снижения трудоемкости и стоимостных затрат на проектирование.
Цель работы заключается в проведении расчета механических характеристик для решения задачи проектирования печатных узлов радиоэлектронной аппаратуры.
Для достижения поставленной цели на данном этапе требуется решить следующие задачи:
- изучить конструктивные особенности печатных плат, выявить граничные условия, которые необходимо учитывать при моделировании механических характеристик изделий;
- провести подготовительную работу для анализа механических воздействий на конструкции печатных плат с использованием ANSYS.
В ходе работы были изучены конструктивные особенности печатных плат, заданы граничные условия, которые необходимо учитывать при моделировании механических характеристик изделий. Проведена практическая работа анализа механических воздействий на конструкции печатных плат с использованием ANSYS, также был произведен расчет в двух математических постановках - полном нестационарном анализе и гармоническом и сравнены полученные результаты.
