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电子设备结构的有限元分析应用

发布于:2016-02-25 20:23
有限元分析

      军事电子设备是复杂的机电一体化设备,其研究和开发是一个复杂的系统工程。现今,军事电子设备的发展趋势是小型化、轻量化、综合化,从而使得军事电子设备的集成度越来越高,加之恶劣使用环境下的高可靠性要求,导致军事电子设备的结构设计面临的挑战日益加大。因此,在军事电子设备的结构设计过程中,新技术、新方法如有限元分析方法得到了广泛的采用,以缩短产品的研制周期,降低研制成本,提高产品质量。
      基于ANSYS的模态分析和功率谱密度(PSD)分析在军事电子设备的结构设计中的应用得到不断的推广,通过模态分析和PSD分析,能够在产品投产前发现设计的缺陷,从而在设计过程中加以改进和优化,提高设计质量。军事电子设备在恶劣力学环境下,其可靠性的薄弱环节在于电子元器件的力学环境的适应性。从电子元器件集成印制板级功能单元,板级功能单元集成独立的LRM功能模块,一系列的LRM功能模块构成电子设备,电气互联和机械互联极为互杂。在模态分析和PSD分析过程中,对机箱和模块的整体进行结构有限元分析时,由于单元数量太大(超过20万),采用传统的完全法进行模态分析和PSD分析比较困难,甚至根本无法完成。因此,复杂电子设备有限元模型的简化,成为ANSYS模态分析和PSD分析在结构设计中应用的关键。
      子结构是将一组单元通过矩阵凝聚的方式生成为一个新单元的过程,这个单一的矩阵单元称为超单元。在ANSYS中,超单元可以和其它单元类型一样使用,超单元需要通过结构分析产生。子结构方法主要是为了节省机时,能够在计算机设备资源有限的情况之下求解一些大规模问题,主要表现:
      (1)在非线性分析中,可以将模型的线性部分作为子结构,避免该部分在非线性迭代过程中反复计算,
      (2)对于有重复几何结构的模型,可以将重复部分作为子结构生成超单元,通过复制对称结构的其它部分,节省大量机时,
      (3)在计算机无法整体计算一个大规模结构问题时可以将整个结构分为若干个子结构,分别计算子结构,最终实现对整个结构的计算。模态综合法是子结构法的一种,该方法可以把大模型分为几个小模型来计算,使一般性能的计算机也可以分析较大规模的有限元模型。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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