автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оптимизация методов проектирования низковольтных комплектных устройств с учетом дестабилизирующих факторов

На правах рукописи

ЕЖОВ АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ УСТРОЙСТВ С УЧЕТОМ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ

Специальности 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы» 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2006 г.

Работа выполнена на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гамазин Станислав Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Егоров Андрей Валентинович

кандидат технических наук, доцент Рябчицкий Максим Владимирович

Ведущее предприятие: ЗАО «Электромонтаж-Экспорт»

Защита состоится 26 февраля 2006 года в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: ул. Красноказарменная, д. 13, аудитория М-611.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим присылать по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ)

Автореферат диссертации разослан «25» января 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02 кандидат технических наук, доцент

Цырук С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание современного электротехнического комплекса невозможно без низковольтных комплектных устройств (НКУ), которые применяются для управления, распределения, защиты, измерения и сигнализации. НКУ являются неотъемлемыми составными частями структуры всех современных электротехнических систем промышленных и сельскохозяйственных предприятий, транспортных средств, аэрокосмической техники, морских и речных судов, служебных и жилых зданий, специальной техники и т.п., в связи с чем, они должны обеспечивать эффективное и безопасное функционирование в широком диапазоне внешних воздействий. Модернизация и реконструкция электрического хозяйства промышленности, транспорта, сферы обслуживания, городского и сельского хозяйства требуют создания НКУ индивидуального исполнения. Документация на НКУ, по которой изготавливается изделие, полностью соответствует документации заказчика (организации разработчика) этих НКУ в отношении: состава аппаратов; приборов устройств; схем электрических соединений, а также габаритов, маркировки, расположения блоков зажимов.

В процессе эксплуатации НКУ подвергаются интенсивному воздействию климатических, тепловых, механических и прочих факторов. Жесткие условия эксплуатации сильно влияют на работоспособность и надежность работы НКУ. Подавляющее большинство отказов НКУ связано с механическими воздействиями, которые приводят к выходу параметров НКУ за пределы, установленные нормативно-технической документацией (НТД), в том числе международных стандартов, что приводит к нарушению устойчивости работы системы электроснабжения (СЭС). Отказы, связанные с потерей механической прочности, выявляются на завершающих этапах разработки, и приводят к возможно длительной оптимизации конструкции, что, в конечном итоге, сказывается на сроках и стоимости выполнения проектных работ.

Во многих организациях разработчики НКУ затрачивают на проектирование до 57 лет. При этом, несмотря на столь значительные сроки создания опытных образцов, освоение их серийного выпуска и первые годы эксплуатации сопровождаются многочисленными доработками, целью которых является устранение различного рода недостатков, дефектов, предпосылок как к простым, так и к системным отказам, а также самих системных отказов (обуславливаются комплексным воздействием дестабилизирующих факторов). Причины такого положения заключаются в недостатках процессов проектирования и отработки создаваемых образцов, связанных, в первую очередь, с недостаточным уровнем развития автоматизированных методов проектирования, базирующихся на комплексном (учет наиболее существенных взаимных связей) математическом моделировании разнородных физических процессов в НКУ и интегрирующихся с методологией современных информационных технологий проектирования наукоемкой продукции, реализующих непрерывную информационную поддержку всего жизненного цикла изделия (0115-технологии).

Применение компьютерного моделирования механических процессов, протекающих при эксплуатации НКУ, позволит сократить количество промежуточных вариантов конструкций НКУ, уменьшить себестоимость и время проектирования.

Актуальность моделирования на механические воздействия возрастает с каждым днем, так как, с одной стороны, повышается интенсивность механических воздействий, а, с другой стороны, сокращается время, отводимое разработчику иа проектирование.

Одной из особенностей НКУ является наличие в пДООДШецвшямвдк*,

элементов, температура которых, при большой мощности, мож т досМ№А1$ДОйАчно ]

С.Пстчрб«рг .

^ о» шВпаяРР ^

высоких значений, оказывая влияние и на механические характеристики конструкций, поскольку от температуры зависят такие физико-механические параметры, как модуль упругости, коэффициент механических потерь (логарифмический декремент затухания колебаний), предел усталости. Отсюда следует, что моделирование НКУ при механических воздействиях необходимо производить с учетом тепловых характеристик.

Компьютерное моделирование тепловых и механических процессов в НКУ требует взаимного учета целого ряда факторов: геометрической сложности и неоднородности конструкции; наличия в печатных узлах (ПУ) тысяч электрорадиоизделий (ЭРИ), тепловые и механические характеристики которых надо определить; многообразия видов механических воздействий; одновременного приложения к аппаратуре двух и более видов механических воздействий; комплексного характера приложения тепловых и механических воздействий, приводящего к влиянию тепловых процессов на механические; нелинейности физических характеристик материалов конструкций.

Существующие специализированные программы моделирования тепловых и механических процессов в НКУ не учитывают всех вышеизложенных факторов, недостаточно развиты применительно к моделированию несущих конструкциях НКУ, не позволяют построить всю иерархию конструкций НКУ от шкафа до отдельного ЭРИ для передачи воздействий и результатов моделирования между отдельными уровнями иерархии НКУ, например, от блока к ПУ.

Как показывает практика, на предприятиях, где это имеет место, моделированием занимаются специалисты в области тепла и прочности, неразбирающиеся в особенностях объекта проектирования. Поэтому данным специалистам требуется значительное время на построение модели конструкции и ее анализ. В это время разработчик простаивает. Затем возникает множество итераций по согласованию результатов моделирования между проктировщихом и разработчиком. За это время разработчик при наличии удобного инструмента мог уже перебрать множество вариантов, работая в интерактивном режиме. Следовательно, необходимо отказаться от подобной практики и передать вопросы моделирования разработчику. Однако для этого разработчик помимо пользовательских навыков работы с универсальной системой автоматизированного моделирования (С4£-сисгема) должен обладать глубокими теоретическими знаниями в области математики метода конечных элементов и физики протекания механических процессов в конструкциях НКУ. Подготовка такого специалиста, сочетающего в себе знания конструктора, аналитика-проектировщика и пользователя САЕ-системой, требует значительных временных и финансовых затрат, что, учитывая динамику темпов производства и нестабильность кадров в современных условиях, неэффективно. Однако даже наличие высококвалифицированного разработчика не решает проблемы моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ. Использование компьютерного моделирования требует от разработчика построить расчетную модель несущей конструкции, провести сбор входных данных, осуществить ввод этих данных, подготовить данные для передачи в решатель СЛ£-системы, произвести расчет, обработать результаты и принять решение по полученным результатам. В результате время, потраченное на моделирование изделия, может превышать время, отводимое на проектирование. Следует отметить, что большую часть времени, потраченного на моделирование, занимает ввод конструкции НКУ в С4£-систему и анализ результатов моделирования.

Выход из сложившегося положения заключается в разработке

специализированных средств компьютерной графики, позволяющих разработчику НКУ в минимальные сроки собирать сложную конструкцию из типовых элементов и работать с математическим ядром универсальной САЕ-системы посредством понятных ему графических интерфейсов ввода-вывода.

Решением задачи моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ занимались такие специалисты как Крищук В.Н., Шалумов A.C., Фадеев O.A. и другие. Но в данных работах детально не рассматривались вопросы повышения эффективности моделирования конструкций НКУ средствами инструментария, сочетающего в себе преимущества универсальных и специализированных программ, обладающего минимальными требованиями по времени и сложности к освоению его теоретической и пользовательской базы.

Таким образом, исследования, проведенные в диссертации, показали, что в настоящее время информационная технология проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих тепловых и механических факторов разработана недостаточно. Не выполняются требования, указанные выше, или выполняются не полностью, а главное -отсутствует необходимая для практической реализации данной информационной технологии проблемно-ориентированная система. Другими словами, актуальной является разработка и внедрение автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на базе нового метода проектирования НКУ.

Целью работы является создание нового метода проектирования НКУ, соответствующих требованиям нормативных документов, с учетом тепловых и механических воздействий, сокращающего сроки проектирования НКУ и стоимость их разработки.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Исследование особенностей НКУ и условий их эксплуатации с учетом дестабилизирующих факторов.

2. Исследование и классификация доступных систем автоматизированного проектирования (САПР).

3. Исследование и анализ информационных потоков, возникающих в процессе конструкгорско-технологического проектирования НКУ.

4. Разработка структуры комплексной электронной модели НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей физических процессов, протекающих в НКУ.

5. Разработка методики обмена данными между компонентами комплексной электронной модели НКУ.

6. Построение структуры сквозной интегрированной САПР с учетом дестабилизирующих факторов на базе комплексной электронной модели НКУ.

7. Разработка методики автоматизированного сквозного проектирования и анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, базирующейся на созданной комплексной электронной модели НКУ.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в разработке:

1. Имитационных и математических моделей конструкций НКУ с учетом гармонической и случайной вибрации, ударов, линейных ускорений и акустических шумов, которые в отличие от существующих учитывают нелинейный характер изменения демпфирующих характеристик конструкционных материалов НКУ, и

ь

математических моделей конструкций НКУ при тепловом воздействии, которые в отличие от существующих позволяют построить комплексную модель НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей тепловых и механических процессов, протекающих в НКУ, а также структуры комплексной модели НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей физических процессов, протекающих в НКУ на принципах СА1£-технологии.

2. Метода проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, отличающегося от существующих возможностью обоснованно осуществлять при проектировании параметрический и структурный синтез конструкции, стойкий к механическим и тепловым воздействиям.

3. Структуры автоматизированной подсистемы анализа НКУ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» на базе комплексной модели НКУ, отличающейся от существующих наличием препроцессора и постпроцессора для моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ в конечно-элементной среде и обеспечивающей удобный проектировщику НКУ язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода.

4. Методики анализа и обеспечения стойкости НКУ к воздействию дестабилизирующих факторов, позволяющей в минимальные сроки и с минимальными затратами принимать решение об обеспечении стойкости НКУ к комплексным тепловым и механическим воздействиям и о повышении технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам.

Практическая полезность работы состоит в том, что созданные методические и программные средства позволяют повысить эффективность моделирования и проектирования НКУ, обеспечить более высокие показатели технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам, сократить сроки и стоимость их создания за счет созданного нового метода проектирования НКУ.

Методы исследования основываются на теории системного анализа, прикладной механики, методах вычислительной математики и компьютерной графики.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные в диссертации модели, метод, алгоритмы, подсистема, методики внедрены в практику проектирования Особого конструкторского бюро Ижевского радиозавода (г. Ижевск) и Производственно-Торгового Предприятия «Электромонтаж-Экспорт» (г. Варшава).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на XVI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Нижний Новгород, 2005 г.); на I Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (г. Пенза, 2005 г.); на Международном форуме по проблемам науки, техники и образования «III тысячелетие - новый мир» (г. Москва, 2004 г.); на VI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.); на Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (г. Сочи, 2003 г.); на Международной молодежной научной конференции «XXIX Гагаринские чтения» (г. Москва, 2003 г.); на XIX Международной межвузовской школе-семинаре «Методы и средства технической диагностики» (г. Йошкар-Ола, 2002 г.).

г

Практическая реализация результатов диссертационной работы в виде автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» была представлена на:

- V Московском Международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, 2005 г.);

- IX Международной выставке молодежных научно-технических проектов ЭКСПО-НАУКА 2003, проводившейся под эгидой ЮНЕСКО (г. Москва);

- Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2004 (г. Москва).

На V Московском Международном салоне инноваций и инвестиций, который проходил 15-18 февраля 2005 г. во Всероссийском выставочном центре, данная работа в конкурсе инновационных проектов получила серебряную медаль.

Публикации по работе. По материалам диссертационных исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 95 наименований. Работа изложена на 205 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи настоящей работы, отмечены ее научная новизна и практическая ценность.

В первой главе исследованы особенности НКУ с точки зрения их проектирования и эксплуатации. Показано, что НКУ, как объект проектирования, представляет собой сложную как в схемотехническом, конструкторско-технологическом, так и в плане надежности систему, подвергающуюся широкому спектру воздействий дестабилизирующих факторов. Для НКУ характерно протекание нескольких взаимосвязанных физических процессов, характер протекания и взаимодействия которых в значительной степени определяет показатели технического уровня.

Процессу внедрения компьютерного моделирования в практику проектирования НКУ препятствуют несколько факторов. Один из них - это высокие требования к пользователю программ моделирования. Освоение современных программ компьютерного моделирования, учитывая их многофункциональность, в малые сроки практически невозможно. Трата значительного объема времени на освоение программы моделирования, которая не является основным видом деятельности разработчика, с целью сокращения трудоемкости работ проектирования неокупаема и нецелесообразна. Знание интерфейса программы моделирования еще не гарантирует получение адекватного результата. В дополнение к пользовательским навыкам необходимо добавить глубокие теоретические знания в области математики метода конечных элементов и физики протекания механических и тепловых процессов в конструкциях НКУ. Реализация решения различных прочностных и тепловых задач относительно легко доступна для пользователя, сочетающего в себе знания математики и физики соответствующих процессов. Для человека, необладающего такими знаниями, выполнение данных задач, как показывает опыт, затруднительно. Таким образом, для успешного применения программ моделирования необходимо потратить время и деньги на обучение будущих специалистов, что, учитывая динамику темпов производства и нестабильность кадров в современных условиях, неэффективно. Кроме этого необходимо время для того, чтобы специалист набрал необходимый опыт, который

позволит ему понять, что можно получить средствами моделирования, а что невозможно, уметь сопоставлять реальный опыт с виртуальным представлением теплового и механического процесса.

Выполнен анализ современных программных средств, используемых в процессе разработки НКУ. Показано, что большинство программных средств не имеет свойств, учитывающих наиболее важные особенности построения и эксплуатации НКУ. Кроме этого показано, что в программных средствах отсутствуют интегрированные среды, позволяющие вести разработку НКУ с использованием комплексной электронной модели, отражающей методологию их разработки.

Выход из сложившейся ситуации заключается в разработке автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, для реализации которой необходима разработка нового метода проектирования НКУ, а также алгоритмов автоматического синтеза моделей тепловых и механических процессов. Основу разрабатываемой подсистемы должны составить графические интерфейсы синтеза моделей типовых и нетиповых конструкций НКУ.

Одним из факторов, усложняющих применение универсальных САЕ-систем, является неспособность универсальной системы решать задачи на языке проблемной области, в частности на языке разработчика НКУ. Применение специализированных графических интерфейсов синтеза типовых и нетиповых конструкций НКУ и визуализации результатов моделирования позволит разработчику работать с математическим ядром универсальной САЕ-системы на доступном и понятом ему языке. Математическая модель данного механизма может быть представлена следующим образом.

Рассмотрим множество:

PO = NxOxDxT>cR, где N - множество фраз ограниченного естественного языка; О - множество обозначений, принятых в данной предметной области; О - множество идентификаторов языка реализации; Т - множество признаков объекта; Я - множество вещественных чисел. При этом множество N образует словарь основных терминов.

Между элементами множеств ЛГ, О, О задается взаимно однозначное соответствие с помощью таблицы 7^,. Поскольку основные объекты рассматриваемой предметной области могут быть описаны в терминах из ЛГ, возможно создание текста Та, состоящего из элементов множества О и М^ содержащего обозначения математических функций, скобки и знаки операций. Формирование данного текста может быть определено как отображение:

Поскольку между множествами О и О существует взаимооднозначность, а множество М/ входит в множество лексем большинства языков программирования, возможно построение отображения:

5:7; -*Тр,

где Тр - текст на языке программирования, а отображения Бо я Э представляют собой программы.

Данный принцип предлагается использовать при реализации графических интерфейсов синтеза типовых и нетиповых конструкций НКУ. Множество О при этом будет множеством идентификаторов языка реализации, а Тр - текстом программы на данном языке.

Для формулирования цели работы и задач исследования, необходимых для достижения поставленной цели, представим модель процесса проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов в виде функционала:

^v=Flf,(AШ■■■■fM К}, 1=\,-~,п, где (V-качество проекта; г - множество проектных решений, принятых при выполнении проектных процедур Л={П,}, г=1,...,п; Г - принятый вид функционала качества проекта; Л /г,—, Л - функции, представляющие частные критерии качества проекта, которые принимают конкретные числовые значения в зависимости от значений аргумента г. Физический смысл функций /¡, /г,—, /„ следующий: - трудозатраты на проект, включающие оформление конструкторской документации, проведение испытаний конструкции и т.д.; - время выполнения анализа;/3 - точность проводимого анализа; /4 - адекватность создаваемых математических моделей и т.д.

Общая стоимость проектных процедур в процессе проектирования может быть выражена в виде функционала:

где а( - цена нормо-часа г-й проектной процедуры П,;/,- планируемая трудоемкость П,.

Оперирующая сторона при достижении целей проектирования сталкивается с ограничениями: gl - допустимая стоимость проекта, g2 - ресурсы проектного предприятия, gз - допустимое время проектирования, которым можно придать формальный вид:

.....

где £?0- множество допустимых величин для ограничений ..., gm.

Кроме того, оперирующая сторона помимо контролируемых, управляемых факторов, к которым относятся активные средства, вынуждена учитывать и неконтролируемые факторы, к которым в проектном деле относятся такие ситуации, как ошибки ввода и вывода из-за утомления конструктора, недостаток входных данных, неверная интерпретация результата анализа, ошибки, связанные с отсутствием навыков и опыта моделирования, принципиально неожиданные результаты при испытаниях и многое другое. Эти неопределенные факторы составляют множество:

<? = &}, к = 1,...,т.

Стратегией оперирующей стороны будет набор последовательности проектных процедур П в условиях неопределенных факторов £.. Таким образом, систему проектирования можно представить моделью вида:

где Ь - оператор выбора как самих проектных процедур Я„ так и последовательности их выполнения; г|; т^- неизбежные запаздывания во времени, необходимые для получения информации о предыдущем проектном решении и неопределенных факторах £ на обработку информации в проектной процедуре П, и принятие проектного решения г,.

Таким образом, конструктору НКУ необходимо получить качество проекта IV, соответствующее требованиям нормативной документации, с соблюдением ограничений

о„.

Сформулированы цель работы и задачи, необходимые для достижения поставленной цели.

Во второй главе разработаны математические модели конструкций НКУ при воздействии гармонической и случайной вибрации, ударов, линейных ускорений и акустических шумов, которые, в отличие от существующих, учитывают нелинейный характер изменения демпфирующих характеристик конструкционных материалов. Разработаны математические модели конструкций НКУ при тепловом воздействии, которые, в отличие от существующих, позволяют построить комплексную электронную модель НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей тепловых и механических процессов, протекающих в НКУ.

Структуру процесса проектирования НКУ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов можно представить в следующем виде (рис.1).

Рис.1. Структура процесса проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов.

Для проведения моделирования с учетом дестабилизирующих факторов необходимо сформировать математическую модель НКУ. Этот процесс можно представить как процесс автоматизированного преобразования описания конструкции через информационную модель к топологической модели и далее к математической:

Конструкция -> Информационная модель —> Топологическая модель ~> Математическая модель

Одной из наиболее сложных задач в техническом проектировании является оптимизация конструкций. Методы и алгоритмы оптимизации составляют фундамент математического обеспечения проблемы принятия решений в проектировании. Любой процесс проектирования в той или иной мере связан с оптимизацией проектных решений, поскольку проект, в конечном счете, должен удовлетворять определенным техническим условиям. Если при проектировании НКУ возникает необходимость дополнительной защиты от внешних факторов, то конфликтными условиями здесь часто становятся ограничения по габаритам, массе и стоимости изделия, так как проведение дополнительной защиты связано с добавлением элементов в конструкцию НКУ, заменой материалов, производством дополнительных работ.

Операторное описание механического процесса имеет вид:

внешнее воздействие в виде массива температур участков конструкции; С, -независимый аргумент (время, частота).

Математическая модель механических процессов отображает операторную связь между указанными в выражении величинами х, у и Т, а также внутренними параметрами д. В процессе оптимизации величины х и у не изменяются и имеют значения, которые предусмотрены в ТЗ на проекгирование. В этом же ТЗ содержатся требования к выходным механическим характеристикам у. Они сформулированы в форме ограничений, односторонних или двусторонних. Смысл оптимизационной задачи состоит в том, чтобы удовлетворить требования к выходным механическим характеристикам наилучшим образом путем соответствующего изменения внутренних параметров д.

Задача оптимизации сводится к нахождению вектора внутренних параметров д из множества допустимых векторов, составляющих минимум целевой функции при заданном векторе входных воздействий х и ограничениях. Для НКУ существенную роль играет масса, которую было бы целесообразно выбрать в качестве критерия оптимальности. Однако, учитывая тот факт, что моделирование механических процессов в конструкциях НКУ проводится преимущественно на основе численных методов, связать массу и ограничения по выходным механическим характеристикам практически невозможно. Тем более, на первом месте стоит задача обеспечения требований НТД по механическим характеристикам. А снижение массы является часто желательной, но не обязательной задачей, хотя в ряде случаев (например, для самолетной аппаратуры) предельная масса изделия жестко оговаривается в техническом задании на разработку аппаратуры. Поэтому представляется наиболее эффективным построить целевую функцию на основе одной из выходных механических характеристик, которую необходимо обеспечить, а параметры, от которых напрямую зависит масса, сделать варьируемыми с целью ее снижения. Таких выходных характеристик в конструкции НКУ в общем случае три: ускорение, перемещение и механическое напряжение. Таким образом, возможны три частных критерия оптимальности. В каждом конкретном случае используется тот или иной частный критерий.

Вид целевой функции получим, исходя из следующих соображений. Часто при проектировании параметры конструкции берутся заранее с большими запасами, чтобы наверняка обеспечить требования НТД по механическим характеристикам. Однако, эти

запасы могут оказаться неоправданно большими, то есть требования НТД могут выполняться и при значительно меньших значениях параметров, влияющих на массу изделия, например, толщины стенки блока. В результате получаем завышенные значения массы конструкции. Чтобы этого не происходило, нужно определиться с предельным значением выходной характеристики и устремить разницу между расчетным значением выходной характеристики и ее предельным значением к нулю, то есть минимизировать эту разницу, что может быть сделано путем варьирования выбранных параметров.

Обозначим целевую функцию через Н( О) , где - вектор варьируемых параметров. Исходя из сказанного выше, целевая функция для каждого вида механического воздействия имеет вид:

1.1

где п - количество точек по частоте для гармонической вибрации, по времени - для сложного механического воздействия, удара и линейного ускорения (для оптимизации только при воздействии случайной вибрации или акустического шума знак суммы отсутствуй, так как рассчитываются среднеквадратические значения выходных характеристик); у- допустимое значение выходной характеристики на г-ой частоте гармонической вибрации (в /-й момент времени при ударе, линейном ускорении и сложном механическом воздействии); у, (¡2) - максимальное расчетное значение выходной характеристики объекта на ¿-ой частоте гармонической вибрации (в 7-й момент времени при ударе, линейном ускорении и сложном механическом воздействии); А, - рассчитанный допуск на выходную характеристику на /-ой частоте гармонической вибрации (в /-й момент времени при ударе, линейном ускорении и сложном механическом воздействии); к1 - коэффициент запаса для выходной характеристики на г-ой частоте, вводимый разработчиком.

В качестве выходной характеристики применяется, как правило, зависимость ускорения объекта от частоты (так как чаще всего в качестве задается допустимое ускорение, которое связано с допустимым ускорением ЭРИ по ТУ). Но может быть задана зависимость перемещения объекта от частоты, когда нужно избежать соударений на низких частотах.

Для ускорений, перемещений и напряжений в целевой функции в качестве А, берется верхняя Дв граница поля допуска выходной характеристики и,

соответственно, знак «+», так как допустимое значение выходной характеристики у^ в этом случае однозначно должно быть больше расчетной величины выходной характеристики. Исходя из тех же соображений, величина коэффициента запаса: к > 1 для ускорений, перемещений и напряжений.

Для решения многомерных задач безусловной оптимизации конструкций НКУ выбран метод Нелдера-Мида (метод прямого поиска), как наиболее эффективный с точки зрения быстродействия.

Разработан метод проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, отличающийся от существующих возможностью обоснованно осуществлять при проектировании параметрический и структурный синтез конструкции, стойкой к механическим и тепловым воздействиям. Структура метода представлена на рис. 2.

Экспертная система

я

и *

« 5

£ |

£ а

§

ТЕ

ь

Результат консультации

База знаний

БИБЛИОТЕКА "Конструкции, конструктивные узлы, конструтнвиые элемент НКУ"

Файлс распознанными а нераспознанными конструкциями, узлами и элементами

Разработчик

Электронный макет НКУ

БИБЛИОТЕКА "Модели и макромодели НКУ"

синтезу НКУ ю набора мШшвй 1-го V 2-го

I Содержит I множество моделей и макромоделей, полученных на основе графов

синтеза конструкций НКУ

Программный комплекс

1-й подсистемы, синтезирующий модели

Файле

формализованной

описательной информацией для моделирования

Рис. 2. Схема метода проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов

Представленный на рисунке метод ориентируется на автоматизацию двух наиболее сложных, с точки зрения формализации эвристических процедур, входящих в состав вычислительных экспериментов, а именно:

• формализацию конструкции с точки зрения исследуемого процесса (выделение в геометрической модели электронного макета множеств известных и неизвестных конструкгорско-технологических решений, определяющих специфику протекания исследуемого процесса);

• формализацию модельного ряда для выделенных множеств конструкгорско-технологических решений (определение множества моделей 1-го и 2-го классов, степень их детализации, а также правила их объединения в общую композицию).

Процесс формализации конструкции, как правило, присутствует при исследовании физических процессов, например, в блоках и стойках с нерегулярной структурой и наличием в них специальных конструкгорско-технологических решений, направленных на защиту НКУ от воздействия дестабилизирующих факторов.

Получены функции параметрической чувствительности для определения путей наиболее рационального изменения конструкций НКУ с целью обеспечения тепловых и механических характеристик ЭРИ.

В третьей главе разработана структура автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» (рис. 3) на базе комплексной электронной модели НКУ, отличающейся от существующих наличием препроцессора и постпроцессора для моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ в конечно-элементной среде и обеспечивающая удобный проектировщику НКУ язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода.

Автоматизированная подсистема «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» позволяет моделировать конструкции НКУ на воздействие гармонической вибрации, случайной вибрации, удара одиночного действия, удара многократного действия, линейного ускорения, акустического шума, стационарного и нестационарного тепловых воздействий, комплексных тепловых и механических воздействий.

Автоматизированная подсистема анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» позволяет получать в узлах конструкции НКУ, контрольных точках и на отдельных ЭРИ значения температур, абсолютных и относительных ускорений, прогибов и перемещений, напряжений.

Результаты моделирования могут быть представлены в виде:

1) АЧХ или АВХ, в зависимости от типа воздействия, значений температур, ускорений, прогибов, перемещений, напряжений в контрольных точках и узлах конструкции, а также на отдельных ЭРИ;

2) полей механических и тепловых характеристик при заданном значении времени или частоты;

3) деформации конструкций;

4) таблицы максимальных и допустимых напряжений в конструктивных элементах конструкции, на основе которых разработчиком может быть принято проектное решение;

5) карт тепловых и механических режимов работы с указанием коэффициентов нагрузки и перегрузок, если таковые имеются, на основе которых разработчиком может быть принято проектное решение.

Основу подсистемы составляют управляющая программа, препроцессор, процессор и постпроцессор.

Рис. 3. Структура автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ»

Управляющая программа осуществляет автоматизированную передачу данных между препроцессором, процессором и постпроцессором подсистемы. Управляющая программа осуществляет взаимодействие с Р£>М-системой хранения и управления данными о НКУ. Управляющая программа имеет интерфейс связи с системой топологического проектирования печатных плат РСас1, из которой может быть передан перечень ЭРИ, координаты размещения ЭРИ на плате, а также геометрия самой платы, что значительно сокращает время на ввод модели печатного узла.

В препроцессоре при помощи графических интерфейсов автоматизированного синтеза макромоделей конструкций НКУ и графического интерфейса ввода механических воздействий формируется информационная модель конструкции с точки зрения визуализации исходных данных. Необходимые параметры материалов элементов несущей конструкции можно выбрать из справочной базы данных, а в случае необходимости - идентифицировать.

Процессор подсистемы состоит из математического и теплового процессоров.

В основе теплового процессора лежат критериальные уравнения теории подобия, уравнения теплообмена, метод узловых потенциалов для формирования математической модели тепловых процессов в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений (СОДУ) и системы нелинейных алгебраических уравнений (СНАУ). Для решения СОДУ используется метод формул дифференцирования назад, для решения СНАУ - метод простых итераций, а для решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), к которым сводятся СОДУ и СНАУ (на каждом шаге по времени и (или) на каждой итерации по нелинейностям), - усовершенствованный метод Ш-разложения. Результаты, полученные при тепловом расчете (температуры участка конструкции), используются для корректировки физико-механических параметров материала конструкции.

Основу механического процессора для анализа печатных узлов составляет бигармоническое уравнение колебаний пластины, в котором частные производные ;

заменяются центральными разностями. Формируемая на основе метода узловых потенциалов система алгебраических уравнений является нелинейной ввиду зависимости К МП материла ПУ от напряжения, решение которой ведется методом простых итераций, на каждом шаге которого решается СЛАУ усовершенствованным методом ¿[/-разложения.

Механический процессор для анализа несущих конструкций НКУ составляет алгоритмы синтеза макросов системы Л^УЯ, описывающих топологию механического процесса.

Математическим ядром подсистемы является программа решения систем линейных алгебраических уравнений с разреженными матрицами усовершенствованным методом ¿{/-разложения.

В постпроцессоре результаты моделирования отображаются в доступном пользователю виде. На основе полученных результатов разработчиком может быть принято проектное решение об обеспечении стойкости конструкций НКУ к тепловым и механическим воздействиям.

В случае превышения расчетных напряжений элементов конструкции или расчетных температур и ускорений на ЭРИ над допустимыми возможна корректировка конструкции. ^

В четвертой главе разработана методика анализа и обеспечения стойкости НКУ к воздействию дестабилизирующих факторов, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами принимать решение об обеспечении стойкости НКУ к комплексным тепловым и механическим воздействиям и о повышении технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам.

Разработанная методика уменьшает влияние человеческого фактора на адекватность результатов моделирования, что приводит к повышению технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам, сокращению сроков и стоимости их создания за счет создания нового метода проектирования НКУ.

Разработанная методика представляет меньшую трудоемкость операций ввода и редактирования конструкций НКУ и анализа результатов моделирования. Сокращение времени при этом, в общем, по сравнению с использованием универсальной САЕ-системы, составляет до 95% на ввод и редактирование конструкции и до 80% на анализ результатов в зависимости от опыта пользователя.

Ниже представлены основные положения разработанной методики:

1. Согласно требованиям ТЗ, формируется первоначальная информация о проекте: основные конструктивные решения, применяемый материал, эскиз конструкции, тип и параметры дестабилизирующих факторов, используемые типовые элементы конструкции.

2. Синтез геометрии конструкции, задание параметров материалов элементов конструкции с допустимыми значениями напряжений, температур элементов, параметров сетки разбиения конструкции на конечные элементы, задание параметров закрепления конструкции на объекте при помощи специализированных графических интерфейсов ввода.

3. Проведение расчета конструкции НКУ на воздействие дестабилизирующих факторов.

4. Анализ полученных результатов с применением универсального графического интерфейса вывода и их сохранение в Р£)А/-системе.

5. Принятие решения об обеспечении стойкости конструкции к механическим и тепловым воздействиям.

6. В случае превышения расчетных напряжений над допустимыми, редактирование геометрии конструкции, изменение параметров материалов или применение программы «ВИБРОЗАЩИТА».

7. В случае корректировки конструкции, повторите расчета и анализ результатов моделирования. Корректировка конструкции продолжается до тех пор, пока не будут обеспечены требования к стойкости конструкции НКУ к внешним механическим и тепловым воздействиям.

8. Формирование отчета и его сохранение в Р£>Л/-системе.

9. Моделирование печатных узлов конструкции НКУ:

а) ввод или редактирование ПУ с заданием допустимых ускорений ЭРИ;

б) моделирование ПУ на воздействие комплексных тепловых механических факторов;

в) анализ полученных результатов с применением универсального графического интерфейса вывода результатов моделирования ПУ и их сохранение в РйМ-системе.

10. Принятие решения об обеспечении стойкости ПУ и ЭРИ к тепловым и механическим воздействиям. Проектное решение принимается на основе ограничения:

адэ°РпИ1-ЦаЭРИ1+^)>0, где аЭРИ1 - максимальное расчетное значение ускорения ЭРИ; а^рИ, - допустимое значение ускорения ЭРИ для заданного типа воздействия; к, - коэффициент запаса ускорения; А, - допуск на ускорение {-го ЭРИ.

11. В случае превышения расчетных напряжений участков ПУ или расчетных ускорений ЭРИ над допустимыми значениями - редактирование ПУ или редактирование конструкции НКУ и повторение расчета.

12. Сохранение исходных данных и результатов в Р/Ж-системе.

13. Формирование карт тепловых и механических режимов работы ЭРИ и их сохранение в РОМ-системе.

14. Формирование отчета и его сохранение в /"ДМ-системе.

Рассмотрены примеры применения разработанной методики и проведена экспериментальная проверка разработанных моделей и метода. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в практику проектирования ряда предприятий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Главным результатом работы является создание нового метода проектирования НКУ, соответствующих требованиям нормативных документов, с учетом тепловых и механических воздействий, сокращающего сроки проектирования НКУ и стоимость их разработки.

Основные научные теоретические и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Разработаны имитационные и математические модели конструкций НКУ при воздействии гармонической и случайной вибрации, ударов, линейных ускорений и акустических шумов, которые в отличие от существующих, учитывают нелинейный характер изменения демпфирующих характеристик конструкционных материалов.

2. Разработаны математические модели конструкций НКУ при тепловом воздействии, которые, в отличие от существующих, позволяют построить комплексную электронную модель НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей тепловых и механических процессов, протекающих в НКУ.

3. Разработана структура комплексной электронной модели НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей физических процессов, протекающих в НКУ. С этой целью проведено исследование информационных потоков, возникающих в процессе конструкторско-технологического проектирования и математического анализа НКУ. Выделены макромодели физических процессов, протекающих в НКУ и систематизированы их параметры. Осуществлена интеграция макромоделей отдельных физических процессов в рамках комплексной электронной модели с определением взаимосвязей между ними посредством метода обмена данными в соответствии с принципами стандарта БТЕР.

4. Предложен новый вид целевой функции, представляющей собой интегральное отклонение механических характеристик от их допустимых значений с учетом случайного характера разброса параметров, и возможностью снижения массы конструкция при обеспечении требований НТД по механическим характеристикам.

5. Разработан метод проектирования НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, отличающийся от существующих возможностью обоснованно осуществлять при проектировании параметрический и структурный синтез конструкции, стойкой к механическим и тепловым воздействиям.

6. Получены функции параметрической чувствительности для определения путей наиболее рационального изменения конструкций НКУ с целью обеспечения тепловых и механических характеристик ЭРИ.

7. Разработаны алгоритмы автоматического синтеза моделей тепловых и механических процессов НКУ, позволяющие проектировщику оперативно осуществлять ввод и редактирование.

8. Разработана методика идентификации параметров тепловых и механических моделей НКУ, позволяющая получить необходимые теплофизические и физико-механические параметры моделей тепловых и механических процессов НКУ.

9. Разработана структура автоматизированной подсистемы анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» на базе комплексной модели НКУ, отличающаяся от существующих наличием препроцессора и постпроцессора для моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ в конечно-элементной среде и обеспечивающая удобный проектировщику НКУ язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода.

10. Разработана методика анализа и обеспечения стойкости НКУ к воздействию дестабилизирующих факторов, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами принимать решение об обеспечении стойкости НКУ к комплексным тепловым и механическим воздействиям, а также о повышении технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам.

Внедрение результатов работы в практику проектирования предприятий дает следующий экономический эффект. В частности, Производственно-Торговое предприятие «Электромонтаж-Экспорт» (Elektromontaz-Export S.A., г. Варшава) только в 2005 году, используя результаты данной работы при проектировании НКУ, сэкономила порядка 210 тысяч Долларов США на изготовлении опытных образцов и проведении испытаний, при параллельном сокращении сроков проектирования на 1 год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ежов A.C. Математические модели и метод проектирования электротехнических систем в условиях воздействия дестабилизирующих факторов // Элекгро-Infb. - 2005. - №12. - С. 52-55.

2. Ежов A.C. Моделирование и оптимизация конструкций электротехнической системы при тепловом воздействии // Информационно-вычислительные технологии и их приложения: Сб. материалов / 1-я Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 78-79.

3. Ежов A.C. Оптимизация электротехнической системы при механических воздействиях // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве: Материалы конф. / XVI Всероссийская науч.-техн. конф. - Н.Новпород: ННИМЦ «Диалог» 2005. - С. 28.

4. Ежов A.C., Шалумов A.C., Способ Д.А. Проектирование электротехнических систем с учётом дестабилизирующих факторов // Главный энергетик. - 2005. - №12. - С. 33-38.

5. Биткин И.И., Васюнин B.C., Ежов A.C., Рыбаков JIM. Обоснование диагностических признаков регистрацией ВЧ сигналов при наличии дефектов в изоляционных элементах // Методы и средства технической диагностики: Сб. науч. статей / Map. гос. ун-т. - Йошкар-Ола. - 2002. Вып. XIX. -184 с. - С. 66-78.

Заказ №

Печ.л. 1,25

Тираж 100

Полиграфический центр МЭИ (ТУ), Москва, Красноказарменная 13.

/3?/

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ УСТРОЙСТВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.!.

1.1. Проблемы проектирования низковольтных комплектных устройств с учетом дестабилизирующих факторов.

1.2. Анализ современных программных комплексов, используемых для проектирования низковольтных комплектных устройств.

1.3. Исследование методов и математических моделей для анализа низковольтных комплектных устройств.

1.4. Основные задачи исследования.

1.5. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ УСТРОЙСТВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ.

2.1. Структура процесса проектирования низковольтных комплектных устройств в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

2.2. Моделирование и оптимизация низковольтных комплектных устройств при гармонической вибрации.

2.3. Моделирование и оптимизация низковольтных комплектных устройств при ударе и линейном ускорении.

2.4. Моделирование и оптимизация конструкций низковольтных комплектных устройств при случайном воздействии.

2.5. Моделирование и оптимизация конструкций низковольтных комплектных устройств при акустическом воздействии.

2.6. Моделирование и оптимизация конструкций низковольтных комплектных устройств при тепловом воздействии.

2.7. Разработка метода проектирования низковольтных комплектных устройств в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

2.8. Получение функций параметрической чувствительности.

2.9. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ АНАЛИЗА НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ УСТРОЙСТВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ.

3.1. Организация и структура автоматизированной подсистемы «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ».

3.2. Структура входных и выходных данных подсистемы «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ».

3.3. Алгоритм автоматического синтеза моделей тепловых и механических процессов низковольтных комплектных устройств.

3.4. Методика идентификации параметров тепловых и механических моделей низковольтных комплектных устройств.

3.5. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТОЙКОСТИ НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОМПЛЕКТНЫХ УСТРОЙСТВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ.

4.1. Структура методики анализа и обеспечения стойкости низковольтных комплектных устройств к воздействию дестабилизирующих факторов.

4.2. Экспериментальная проверка разработанных моделей и методики.

4.3. Методика обучения работе с подсистемой при проведении научно-исследовательских работ.

4.4. Выводы по главе 4.

Низковольтные комплектные устройства (НКУ) применяются для управления, распределения, трансформации, защиты, измерения и сигнализации. НКУ являются неотъемлемыми составными частями структуры всех современных электротехнических систем и комплексов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, транспортных средств, аэрокосмической техники, морских и речных судов, служебных и жилых зданий, специальной техники и т.п., в связи с чем, они должны обеспечивать эффективное и безопасное функционирование в широком диапазоне внешних воздействий. Все большее число НКУ применяются индивидуального исполнения. Документация НКУ, по которой заводом изготавливается изделие, полностью соответствует документации потребителя (организации разработчика) этих НКУ в отношении: состава аппаратов; приборов устройств; схем электрических соединений, а также габаритов, маркировки, расположения блоков зажимов. В процессе эксплуатации НКУ подвергаются интенсивному воздействию климатических, тепловых, механических и прочих факторов.

Жесткие условия эксплуатации сильно влияют на работоспособность и надежность работы РЖУ. Подавляющее большинство отказов НКУ связано с механическими воздействиями, которые приводят к выходам за пределы, установленные нормативно-технической документацией (НТД), механических характеристик конструкций - ускорений, перемещений, напряжений, что приводит к нарушению прочности и устойчивости работы системы электроснабжения (СЭС). Кроме того, к нарушениям прочности часто приводит накопление усталостных повреждений в материале конструкции и его разрушение. Отказы, связанные с потерей механической прочности, выявляются на завершающих этапах разработки, и приводят к возможно длительной оптимизации конструкции, что, в конечном итоге, сказывается на сроках и стоимости выполнения проектных работ.

Во многих организациях разработчики НКУ затрачивают на проектирование до 5-7 лет. При этом, несмотря на столь значительные сроки создания опытных образцов, освоение их серийного выпуска и первые годы эксплуатации сопровождаются многочисленными доработками, целью которых является устранение различного рода недостатков, дефектов, предпосылок как к простым, так и к системным отказам, а также самих системных отказов (обуславливаются комплексным воздействием дестабилизирующих факторов). Причины такого положения лежат в недостатках процессов проектирования и отработки создаваемых образцов, связанных, в первую очередь, с недостаточным уровнем развития автоматизированных методов проектирования, базирующихся на комплексном (учет наиболее существенных взаимных связей) математическом моделировании разнородных физических процессов в электротехнических системах и интегрирующихся с методологией современных информационных технологий проектирования наукоемкой продукции - СЛ/^-технологий (Continuous Acquisition and Life-cycle Support), реализующих непрерывную информационную поддержку всего жизненного цикла изделия.

Применение компьютерного моделирования механических процессов, протекающих при эксплуатации электротехнических систем, позволит сократить количество промежуточных вариантов конструкций НКУ и уменьшить себестоимость и время проектирования.

Актуальность моделирования на механические воздействия возрастает с каждым днем, так как, с одной стороны, повышается интенсивность механических воздействий, а, с другой стороны, сокращается время, отводимое разработчику на проектирование.

Одной из особенностей НКУ является наличие в них тепловыделяющих элементов, температура которых, при большой мощности, может достигать достаточно высоких значений, оказывая влияние и на механические характеристики конструкций, поскольку от температуры зависят такие физикомеханические параметры, как модуль упругости, коэффициент механических потерь (логарифмический декремент затухания колебаний), предел усталости. Отсюда следует, что моделирование НКУ при механических воздействиях необходимо производить с учетом тепловых характеристик.

Компьютерное моделирование тепловых и механических процессов в НКУ требует взаимного учета целого ряда факторов: геометрической сложности и неоднородности конструкции; наличия в печатных узлах (ПУ) тысяч электрорадиоизделий (ЭРИ), тепловые и механические характеристики которых надо определить; многообразия видов механических воздействий; одновременного приложения к аппаратуре двух и более видов механических воздействий; комплексного характера приложения тепловых и механических воздействий, приводящего к влиянию тепловых процессов на механические; нелинейности физических характеристик материалов конструкций.

Существующие специализированные программы моделирования тепловых и механических процессов в НКУ не учитывают всех вышеизложенных факторов, недостаточно развиты применительно к моделированию несущих конструкциях НКУ, не позволяют построить всю иерархию конструкций НКУ от шкафа до отдельного ЭРИ для передачи воздействий и результатов моделирования между отдельными уровнями иерархии НКУ, например, от блока к ПУ.

Для моделирования тепловых и механических процессов в несущих конструкциях НКУ применяются следующие универсальные САЕ-системы: NASTRAN, COSMOS-M, MARC, ANSYS и т.д.

Как показывает практика, на предприятиях, где это имеет место, моделированием занимаются специалисты в области тепла и прочности, неразбирающиеся в особенностях объекта проектирования. Поэтому данным специалистам требуется значительное время на построение модели конструкции и ее анализ. В это время разработчик простаивает. Затем возникает множество итераций по согласованию результатов моделирования между проктировщиком и разработчиком. За это время разработчик при наличии удобного инструмента мог уже перебрать множество вариантов, работая в интерактивном режиме. Следовательно, необходимо отказаться от подобной практики и передать вопросы моделирования разработчику. Однако для этого разработчик помимо пользовательских навыков работы с универсальной системой автоматизированного моделирования (САЕ-система) должен обладать глубокими теоретическими знаниями в области математики метода конечных элементов и физики протекания механических процессов в конструкциях НКУ. Подготовка такого специалиста, сочетающего в себе знания конструктора, аналитика-проектировщика и пользователя САЕ-системой, требует значительных временных и финансовых затрат, что, учитывая динамику темпов производства и нестабильность кадров в современных условиях, неэффективно. Однако даже наличие высококвалифицированного разработчика не решает проблемы моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ. Использование компьютерного моделирования требует от разработчика построить расчетную модель несущей конструкции, провести сбор входных данных, осуществить ввод этих данных, подготовить данные для передачи в решатель САЕ-системы, произвести расчет, обработать результаты и принять решение по полученным результатам. В результате время, потраченное на моделирование изделия, может превышать время, отводимое на проектирование. Следует отметить, что большую часть времени, потраченного на моделирование, занимает ввод конструкции НКУ в САЕ-систему и анализ результатов моделирования.

Выход из сложившегося положения заключается в разработке специализированных средств компьютерной графики, позволяющих разработчику НКУ в минимальные сроки собирать сложную конструкцию из типовых элементов и работать с математическим ядром универсальной САЕ-системы посредством понятных ему графических интерфейсов ввода-вывода.

Решением задачи моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях РЖУ занимались такие специалисты как Крищук В.Н., Шалумов A.C., Фадеев O.A. и другие. Но в данных работах детально не рассматривались вопросы повышения эффективности моделирования конструкций НКУ средствами инструментария, сочетающего в себе преимущества универсальных и специализированных программ, обладающего минимальными требованиями по времени и сложности к освоению его теоретической и пользовательской базы.

Таким образом, исследования, проведенные в диссертации, показали, что в настоящее время информационная технология проектирования РЖУ с учетом дестабилизирующих тепловых и механических факторов развита недостаточно. Не выполняются требования, указанные выше, или выполняются не полностью, а главное - отсутствует необходимая для практической реализации данной информационной технологии проблемно-ориентированная система. Другими словами, актуальной является разработка и внедрение автоматизированной подсистемы анализа НКУ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов на базе нового метода проектирования НКУ.

Целью работы является создание нового метода проектирования РЖУ, соответствующих требованиям нормативных документов, с учетом тепловых и механических воздействий, сокращающего сроки проектирования НКУ и стоимость их разработки.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Исследование особенностей РЖУ и условий их эксплуатации с учетом дестабилизирующих факторов.

2. Исследование и классификация доступных систем автоматизированного проектирования (САПР).

3. Исследование и анализ информационных потоков, возникающих в процессе конструкторско-технологического проектирования РЖУ.

4. Разработка структуры комплексной электронной модели НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей физических процессов, протекающих в НКУ.

С этой целью необходимо провести исследование информационных потоков, возникающих в процессе конструкторско-технологического проектирования и математического анализа НКУ. Выделить макромодели физических процессов, протекающих в НКУ, и систематизировать их параметры. Осуществить интеграцию макромоделей отдельных физических процессов в рамках комплексной электронной модели с определением взаимосвязей между ними посредством метода обмена данными в соответствии с принципами стандарта STEP.

5. Разработка методики обмена данными между компонентами комплексной электронной модели НКУ.

6. Построение структуры сквозной интегрированной САПР с учетом дестабилизирующих факторов на базе комплексной электронной модели НКУ.

7. Разработка методики автоматизированного сквозного проектирования и анализа НКУ с учетом дестабилизирующих факторов, базирующейся на созданной комплексной электронной модели НКУ.

Для решения поставленных задач используется теория системного анализа, прикладной механики, методы вычислительной математики и компьютерной графики.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка использованной литературы.

4.4. Выводы по главе 4

Основным научным и практическим результатом, полученным в данной главе является методика анализа и обеспечения стойкости НКУ к воздействию дестабилизирующих факторов, отличающаяся от существующих наличием доступного разработчику языка взаимодействия на базе графических интерфейсов автоматизированного синтеза тепловых и механических моделей типовых и нетиповых конструкций НКУ и универсального графического интерфейса вывода результатов моделирования, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами принимать решение об обеспечении стойкости НКУ к комплексным тепловым и механическим воздействиям.

Разработанная методика уменьшает влияние человеческого фактора на адекватность результатов моделирования, что приводит к повышению технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам, сокращению сроков и стоимости их создания за счет создания нового метода проектирования НКУ.

Разработанная методика предоставляет меньшую трудоемкость операций ввода и редактирования конструкций НКУ и анализа результатов моделирования. Сокращение времени при этом, в общем, по сравнению с использованием универсальной САЕ-системы, составляет до 95% на ввод и редактирование конструкции и до 80% на анализ результатов, в зависимости от опыта пользователя.

194

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом работы является повышение технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам, сокращение сроков и стоимости их создания за счет формирования нового метода проектирования НКУ.

Основные научные теоретические и практические результаты работы состоят в следующем.

1. Исследованы особенности НКУ и условий их эксплуатации с учетом дестабилизирующих факторов.

2. Проведена классификация доступных САПР НКУ.

3. Проведен анализ информационных потоков, возникающих в процессе конструкторско-технологического проектирования НКУ.

4. Разработаны математические модели конструкций НКУ при воздействии гармонической и случайной вибрации, ударов, линейных ускорений и акустических шумов, которые в отличие от существующих учитывают нелинейный характер изменения демпфирующих характеристик конструкционных материалов НКУ.

5. Разработаны математические модели конструкций НКУ при тепловом воздействии, которые в отличие от существующих позволяют построить комплексную электронную модель НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей тепловых и механических процессов, протекающих в НКУ.

6. Разработана структура комплексной электронной модели НКУ с учетом дестабилизирующих факторов на основе макромоделей физических процессов, протекающих в НКУ. С этой целью проведено исследование информационных потоков, возникающих в процессе конструкторско-технологического проектирования и математического анализа НКУ. Выделены макромодели физических процессов, протекающих в НКУ и систематизированы их параметры. Осуществлена интеграция макромоделей отдельных физических процессов в рамках комплексной электронной модели с определением взаимосвязей между ними посредством метода обмена данными в соответствии с принципами стандарта STEP.

7. Предложен новый вид целевой функции, представляющей собой интегральное отклонение механических характеристик от их допустимых значений с учетом случайного характера разброса параметров, и возможностью снижения массы конструкции при обеспечении требований НТД по механическим характеристикам.

8. Разработан метод проектирования НКУ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, отличающийся от существующих возможностью обоснованно осуществлять при проектировании параметрический и структурный синтез конструкции, стойкой к механическим и тепловым воздействиям.

9. Получены функции параметрической чувствительности для определения путей наиболее рационального изменения конструкций НКУ с целью обеспечения тепловых и механических характеристик ЭРИ.

10. Разработаны алгоритмы автоматического синтеза моделей тепловых и механических процессов НКУ, позволяющие проектировщику оперативно осуществлять ввод и редактирование.

11. Разработана методика идентификации параметров тепловых и механических моделей НКУ, позволяющая получить необходимые теплофизические и физико-механические параметры моделей тепловых и механических процессов НКУ.

12. Разработана структура автоматизированной подсистемы анализа НКУ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов «ЭЛЕКТРО-ДЕСТАБ» на базе комплексной электронной модели НКУ, отличающаяся от существующих наличием препроцессора и постпроцессора для моделирования тепловых и механических процессов в конструкциях НКУ в конечно-элементной среде и обеспечивающая удобный проектировщику НКУ язык взаимодействия на базе графических интерфейсов ввода-вывода.

13. Разработана методика анализа и обеспечения стойкости НКУ к воздействию дестабилизирующих факторов, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами принимать решение об обеспечении стойкости НКУ к комплексным тепловым и механическим воздействиям и о повышении технического уровня разрабатываемых НКУ, отвечающих требованиям нормативно-технической документации по тепловым и механическим характеристикам.

Внедрение результатов работы в практику проектирования предприятий дает следующий экономический эффект. В частности Производственно-Торговое предприятие «Электромонтаж-Экспорт» (г. Варшава), только в 2005 году, используя результаты данной работы при проектировании НКУ, сэкономила порядка 210 тысяч Долларов США на изготовлении опытных образцов и проведении испытаний, при параллельном сокращении сроков проектирования на 1 год.

1. Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электротехнических систем и устройств: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2005. -511 с.

2. Автоматизация проектирования и моделирования печатных узлов электронной аппаратуры / Ю.Н. Кофанов, Н.В. Малютин, A.B. Сарафанов, С.И. Трегубов, A.C. Шалумов A.C. М.: Радио и связь, 2000. - 389 с.

3. Автоматизированное проектирование цифровых устройств / С.С. Бадулин, Ю.М. Барнаулов, В.А. Бердышев и др. М.: Радио и связь, 1981,- 240 с.

4. Алиев И.И. Виртуальная электротехника. Компьютерные технологии в электротехнике и электронике: Учеб. пособие для вузов. М.: РадиоСофт, 2003. -112 с.

5. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. -М.: Высшая школа, 2005. 255 с.

6. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. - 560с.

7. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер.с англ. М.: Радио и связь, 1988.-42 с.

8. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учеб. для вузов Изд. 2. М.: Академия, 2004. - 576 с.

9. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике.- М.: Советское радио, 1971. 265 с.

10. Вермишев Ю.Х. Основы автоматизации проектирования. М.: Радио и связь, 1988.-278 с.

11. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем: Пер с англ. М.: Радио и связь, 1988 - 560 с.

12. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика:

13. Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1977. - 479 с.

14. ГОСТ 15543.1-89. Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам.

15. ГОСТ 16962.1-89. Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам.

16. ГОСТ 16962.2-90. Изделия электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам.

17. ГОСТ 17516.1-90. Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам.

18. ГОСТ 24040-80. Электрооборудование судов.

19. ГОСТ 9879-76. Трансформаторы силовые судовые.

20. ГОСТ Р 51321.1-2000. Устройства комплектные низковольтные распределения и управления. Общие технические требования и методы испытаний.

21. Гридин В.Н. Теоретические основы построения базовых адаптируемых компонентов САПР МЭА / Под ред. Г.Г. Рябова. М.: Наука, 1989.-256 с.

22. Гусев A.C., Светлицкий В.А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.

23. Дамлер А., Грифорин Б. Испытания радиоэлектронной аппаратуры и материалов на воздействие климатических и механических условий. М.: Энергия, 1989.-237 с.

24. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов A.B. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Радио и связь, 1990г. - 196 с.

25. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ: Справочник. М.: Наука, 1989. - 240 с.

26. Ежов A.C. Математические модели и метод проектирования электротехнических систем в условиях воздействия дестабилизирующих факторов // Электро-Info. 2005. - №12. - С. 52-55.

27. Ежов A.C. Моделирование и оптимизация конструкций электротехнической системы при тепловом воздействии // Информационно-вычислительные технологии и их приложения: Сб. материалов / 1-я Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 78-79.

28. Ежов A.C. Оптимизация электротехнической системы при механических воздействиях // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве: Материалы конф. / XVI Всероссийская науч.-техн. конф. Н.Новгород: ННИМЦ «Диалог» 2005. - С. 28.

29. Ежов A.C., Шалумов A.C., Способ Д.А. Проектирование электротехнических систем с учётом дестабилизирующих факторов // Главный энергетик. 2005. - №12. - С. 33-38.

30. Жарков Ю.И., Лысенко В.Г., Стороженко Е.А. Автоматизация диагностирования систем релейной защиты и автоматики электроустановок: Монография. М.: Маршрут, 2005. - 178 с.

31. Зарудный Д.И., Соколов А.Г. Практические задачи и численные методы оптимизации электронных схем. М.: Машиностроение, 1980. - 86 с.

32. Зарудный Д.И., Сыпчук П.П., Яншин A.A. Статистический анализ электронных схем на ЭЦВМ. М.: Машиностроение, 1978. - 52 с.

33. Зарудный Д.И., Сыпчук П.П. Численные методы анализа нелинейных электронных схем. М.: Машиностроение, 1980. - 60 с.

34. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. -М.: Мир, 1975.-541 с.

35. Каленкович Н.И., Фастовец Е.П., Шамгин Ю.В. Механические воздействия и защита радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов.

36. Минск: Высшая школа, 1989. 244 с.

37. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. М.: Сов. радио, 1971.-344 с.

38. Колтунов М.А. Ползучесть и релаксация. М.: Высшая школа, 1976.276 с.

39. Кофанов Ю.Н., Новиков Е.С., Шалумов A.C. Информационная технология моделирования механических процессов в конструкциях радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 2000. - 160 с.

40. Кофанов Ю.Н., Шалумов A.C., Журавский В.Г., Гольдин В.В. Математическое моделирование радиоэлектронных средств при механических воздействиях. М.: Радио и связь, 2000. - 226 с.

41. Кофанов Ю.Н., Манохин А.И., Увайсов С.У. Моделирование тепловых процессов при проектировании, испытаниях и контроле качества радиоэлектронных средств: Учеб. пособие. М.: МГИЭМ, 1998. - 140 с.

42. Кофанов Ю.Н., Шрамков И.Г. Проектирование РЭА с помощью автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры. М.: МИЭМ, 1985.-28 с.

43. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1991.-360 с.

44. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. 672 с.

45. Кузнецов O.A., Погалов А.И., Сергеев B.C. Прочность элементов микроэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1990. - 144 с.

46. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Автоматизированное проектирование электрических машин малой мощности: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2002. - 511 с.

47. Майборода В.П., Кравчук A.C. Механика полимерных и композиционных материалов: экспериментальные и численные методы. М.: Машиностроение, 1985. - 152 с.

48. Маквецов E.H., Тартаковский A.M. Дискретные модели приборов. -М.: Машиностроение, 1982. 136 с.

49. Маквецов E.H., Тартаковский A.M. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1993.-200 с.

50. Маквецов E.H. Модели из кубиков. М.: Сов. радио, 1973. - 186 с.

51. Малинский В.Д. Контроль и испытания радиоаппаратуры. М.: Энергия, 1970. - 336 с.

52. Моделирование тепловых и механических процессов в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры с помощью подсистемы АСОНИКА-ТМ / Ю.Н. Кофанов, A.C. Шалумов, К.Б. Варицев и др.; Под ред. Ю.Н. Кофанова. М.: МГИЭМ, 1999. - 139 с.

53. Моисеев H.H. Неформальные процедуры и автоматизация проектирования. М.: Знание, 1979. - 64 с.

54. Напряжения и деформации в элементах микросхем / В.С.Сергеев, O.A. Кузнецов, Н.П. Захаров, В.А. Летягин. М.: Радио и связь, 1987. - 88 с.

55. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры / П.И.Овсищер, Ю.В.Голованов, В.П.Ковешников и др.; Под ред. П.И.Овсищера. М.: Радио исвязь, 1988.-232 с.

56. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

57. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1994. - 207 с.

58. Норенков И.П., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры: Учеб. пособие. -М.: Высшая школа, 1983. 272 с.

59. Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. М.: ЭНАС, 2003. - 504 с.

60. Петров Г.М., Лакунин Н.Б., Бартольд Э.Е. Методы моделирования систем управления на аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах. М.: Машиностроение, 1975. - 256 с.

61. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов: Справочник. Киев: Наукова думка. -1971.-375 с.

62. Правила устройства электроустановок. 7 изд. Раздел 4. Главы 4.1, 4.2. -СПб.: Деан, 2004.- 128 с.

63. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3 т. Т. 1 / Под ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. - 831 с.

64. Рвачев В.А., Слесаренко А.П. Алгебра логики и интегральные преобразования в краевых задачах. Киев: Наукова думка, 1976. - 287 с.

65. Системы автоматизированного проектирования: В 9 кн. Кн. 1. И.П. Норенков. Принципы построения и структура: Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1986. - 127 с.

66. Системы автоматизированного проектирования: В 9 кн. Кн. 4. Математические модели технических объектов: Учеб. пособие для втузов / В.А. Трудоношин, Н.В. Пивоварова; под ред. И.П. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986.- 160 с.

67. Система государственных испытаний продукции. Испытания изделий машиностроения. Классификация механических воздействий. Методические рекомендации MP 132-84. М.: ВНИИНМАШ, 1984. - 68 с.

68. Солодовников И.В. Языки, программное обеспечение и организация систем имитационного моделирования. М.: Машиностроение, 1982. - 48 с.

69. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления: Учеб. для вузов. М.: Высш.шк., 1991. - 335 с.

70. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.

71. Справочник по проектированию электротехнических сетей и электрооборудования / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1991.-464 с.

72. Справочник по проектированию электротехнических систем / Под ред. С.С. Рокотяна, И.Н. Шапиро. М.: Энергоатомиздат, 1985.

73. Тартаковский A.M. Краевые задачи в конструировании радиоэлектронной аппаратуры. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1984. - 136 с.

74. Тартаковский A.M., Козлов М.Ю., Авдонина O.B. Перспективные направления развития САПР защиты РЭА. // Автоматизация конструкторского проектирования РЭА и ЭВА, Пенза, 1984. С. 97-98.

75. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967.444 с.

76. Токарев М.Ф., Талицкий E.H., Фролов В.А. Механические воздействия и защита РЭА. М., 1983. - 256 с.

77. Федоров A.A., Старкова JI.E. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987.

78. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной оптимизации. М.: Мир, 1972. - 240 с.

79. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

80. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 352 с.

81. Фурунжиев Р. И. Проектирование оптимальных виброзащитных систем. Минск: Вышейшая школа, 1971.

82. Химмельблау Д.М. Прикладное нелинейное программирование: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 534 с.

83. Черноруцкий И.Г. Оптимальный параметрический синтез: Электротехнические устройства и системы. Л.: Энергоатомиздат, 1987. -128 с.

84. Шалумов A.C., Ваченко A.C., Фадеев O.A., Багаев Д.В. Введение в ANSYS: прочностной и тепловой анализ: Методическое пособие. Ковров: Ковровская государственная технологическая академия, 2003. - 52 с.

85. Шалумов A.C., Орлов A.B. Математические модели и методы анализа тепловых процессов: Учебное пособие. Ковров: Ковровская государственнаятехнологическая академия, 2003. 152 с.

86. Шалумов А.С., Манохин А.И., Шалумова Н.А. Моделирование тепловых процессов в технических объектах с помощью автоматизированной подсистемы АСОНИКА-Т: Учебное пособие. Ковров: Ковровская государственная технологическая академия, 2004. - 180 с.

87. Шалумов А.С. Моделирование механических процессов в конструкциях РЭС при воздействии акустического шума // Надежность и контроль качества. М., 1995. - № 1. - С. 26-31.

88. Яковлев В.А. Научные основы ресурсосберегающих технологий контроля работоспособности силовых низковольтных электротехнических изделий. М.: Высшая школа, 2000. - 227 с.

89. Kofanov Y.N., Shalumov A.S., Gladyshev N.I. Identification of the parameters of the materials of the carrier structures of radio-electronic systems using a computer-aided measuring bench // Measurement Techniques. 1996. - V.39, No. 12. - P. 1244-1249.

90. Shalumov A.S. Computerized measurement facility for determining the dynamic characteristics of electronic devices // Measurement Techniques. 1996. -V.39, No.3. - P. 256-259.

91. Steinberg D.S. Vibrations analysis for electronic equipment. New Jork, 1973.-456 p.I