Расчет допустимых отклонений виброускорений печатных узлов методом имитационного моделирования

Цели. При производстве и эксплуатации печатных узлов (ПУ) радиоэлектронных средств (РЭС) используются различные методы контроля технического состояния. Основные из них – это оптический, электрический и тепловой. Но не все возможные дефекты выявляются с использованием указанных методов. Например, ослабленное крепление ПУ в блоке или некорректная установка электрорадиоэлемента (ЭРЭ) на печатной плате выявляются только путем анализа механических характеристик РЭС, в частности значений амплитуд виброускорений на ЭРЭ или в выбранных контрольных точках печатной платы (далее – амплитуда виброускорения ПУ). Чтобы сделать вывод о наличии дефекта, измеренные значения амплитуд виброускорений, полученные в результате испытаний ПУ на воздействие гармонической вибрации, сравниваются с допустимыми значениями, рассчитанными при имитационном моделировании механических процессов в ПУ с учетом разбросов физико-механических параметров материалов и геометрических параметров конструкции ПУ. Цель работы состоит в определении допустимых значений амплитуд виброускорений ПУ, с которыми будут сравниваться измеренные значения.

Методы. Для расчета допустимых отклонений виброускорений предлагается использование метода имитационного моделирования Монте-Карло, заключающегося в многократном расчете значений амплитуд виброускорений при случайных значениях физико-механических параметров материалов и геометрических параметров конструкции ПУ в пределах своих допусков.

Результаты. В результате экспериментальной проверки описанного метода с помощью программы моделирования механических процессов SolidWorks определены значения допуска на виброускорения ПУ в контрольной точке на первой резонансной частоте и получены экспериментальные данные при внесении различных дефектов. Результаты сравнения измеренных значений с рассчитанным допуском позволяют сделать вывод о возможности обнаружения дефектов ПУ.

Выводы. Использование данного метода расчета допусков на амплитуду виброускорения ПУ позволяет определять наличие дефектов в РЭС, которые не влияют на электрические или тепловые характеристики РЭС, и таким образом повысить эффективность контроля технического состояния.

1. Алкадарский А.Э.М., Долматов А.В., Увайсов Р.И. Задачи диагностики на протяжении жизненного цикла изделия. Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества. 2004;1:103–104.

2. Долматов А.В., Сулейманов С.П., Увайсов Р.И. Диагностирование целостности конструкции электронной аппаратуры. Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества. 2004;1:99–100.

3. Увайсов С.У., Черноверская В.В., Туан Н.В., Данг Н.В. Применение подхода Сешу-Уоксмэна и алгоритма Кохонена в задаче электрической диагностики аналоговых цепей. Радиотехника. 2022;86(12):79−89. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=dtpiyj

4. Долматов А.В., Лобурец Д.А., Увайсов С.У. Комплексное электротепловое моделирование при проектировании и диагностировании радиоэлектронных средств. Информатика-машиностроение. 1998;2:23–31.

5. Увайсов С.У., Черноверская В.В., Данг Н.В., Туан Н.В. Применение искусственной нейронной сети в задаче тепловой диагностики печатного узла бортового устройства контроля разбега самолета. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2022;10(3): 23–24. https://doi.org/10.26102/2310-6018/2022.38.3.012

6. Куан Д.А., Увайсова А.С., Демченко С.К., Хань Ф.Л.К. Алгоритм Кохонена в задачах классификации дефектов печатных узлов. Вестник Международного университета природы, общества и человека «Дубна». Серия: Естественные и инженерные науки. 2020;4(49):38–45.

7. Тихонов А.Н., Увайсов С.У., Иванов И.А., Лышов С.М. Концепция и метод диагностирования печатных узлов с использованием встроенных эмуляторов вибрационных колебаний. Прикаспийский журнал: Управление и высокие технологии. 2016;4(36):144–154.

8. Лышов С.М., Увайсов С.У., Черноверская В.В., Хань Ф.Л.К. Инженерная методика вибродиагностики конструкций бортовых радиоэлектронных средств. Наукоемкие технологии. 2020;21(2):17–28.

9. Эдвабник В.Г., Кузнецов М.М. Повышение надежности измерения ускорений при виброиспытаниях. Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (Вестник СГУГиТ). 2023;28(1): 133–141. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50759471

10. Ямпурин Н.П., Денисюк А.А. Тепловые испытания бортовых радиоэлектронных средств. В сб.: World Science: Problems and Innovations: сборник статей LII Международной научно-практической конференции. Пенза, 30 марта 2021 г. C. 64–67.

11. Иванов И.А., Увайсов С.У., Увайсов Р.И. Вибродиагностика блоков радиоэлектронных средств. Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2009. Т. 2. С. 75–77.

12. Бакулин Я.Ю., Журавлев В.Ю. Виброиспытания изделий ракетно-космической техники. В сб.: Решетневские чтения: материалы Международной научной конференции. 2014. Т. 1. С. 123–124.

13. Туркалов О. Основы вибрационных испытаний и анализа конструкций. Технологии в электронной промышленности. 2018;1(101):54–65.

14. Сафронов П.В. Влияние конструкции электронного блока управления автомобиля на вибростойкость его электронных компонентов. В сб.: Акустика среды обитания 2022: материалы VII Всероссийской конференции. Москва, 26–27 мая 2022 г. Т. 1. С. 198–206.

15. Дехтярук Н.Т., Видалко Е.Н. Имитационное моделирование в радиотехнических системах. Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2006;9(9):13–22. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=12773332

16. Лышов С.М., Иванов И.А., Увайсова А.С., Увайсова С.С. Расчет разбросов резонансных частот печатных узлов электронных средств. Вестник кибернетики. 2018;4(32):129–135.

17. Шалумов А.С. АСОНИКА – российская САПР электроники в части виртуальных испытаний. Электроника: Наука, технология, бизнес. 2022;3:82–83. https://doi.org/10.22184/1992-4178.2022.214.3.82.83

18. Шалумов А.С., Чабриков С.В., Травкин Д.Н., Шалумов М.А. АСОНИКА-ТМ: моделирование конструкций печатных узлов на тепловые и механические воздействия. Автоматизация. Современные технологии. 2021;75(3):99–107. https://doi.org/10.36652/0869-4931-2021-75-3-99-107