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文檔簡介
1、電子設(shè)備是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘I钪胁豢苫蛉钡墓ぞ咴O(shè)備。隨著電子設(shè)備向集成化、專業(yè)化和精密化方向發(fā)展,對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的要求也越來越高。而電子設(shè)備結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析與優(yōu)化是現(xiàn)代電子設(shè)備結(jié)構(gòu)性能評(píng)估和性能改進(jìn)的重要方式。本論文針對(duì)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能有限元建模與優(yōu)化中所面臨的問題,進(jìn)行了如下研究。
1)電子設(shè)備子結(jié)構(gòu)建模方法研究
首先,提出了參數(shù)化子結(jié)構(gòu)建模方法。該方法在實(shí)現(xiàn)對(duì)同類結(jié)構(gòu)分析建模的同時(shí),可大大減少建模工作
2、量。其次,利用Numman級(jí)數(shù)和攝動(dòng)理論分析了靜力凝聚動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法中因自由度凝聚而產(chǎn)生的誤差,并利用板狀結(jié)構(gòu)實(shí)例對(duì)主自由度的選擇策略進(jìn)行了對(duì)比分析研究,分析結(jié)論和理論分析吻合。
2)PCB板動(dòng)態(tài)性能等效建模方法研究
首先,提出了基于有限元模型的PCB板動(dòng)態(tài)性能等效建模方法。該方法利用原PCB板的幾何主尺寸作為等效板的幾何尺寸,采用單一均勻材料替代原材料,利用質(zhì)量相等原則獲得等效板的等效密度,并利用有限元理論和振動(dòng)理
3、論推導(dǎo)了基于有限元模型的等效剛度計(jì)算方法。同時(shí)分析了元器件質(zhì)量和剛度對(duì)等效剛度的影響。其次,針對(duì)有限元建模困難或無法進(jìn)行建模的復(fù)雜PCB板,提出了基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的PCB動(dòng)態(tài)性能等效建模方法,并利用有限元理論和振動(dòng)理論推導(dǎo)了等效剛度計(jì)算方法,同時(shí)分析了電子器件的支撐方式對(duì)等效剛度的影響。
3)PCB板最大頻率支撐布局拓?fù)鋬?yōu)化方法研究
基于PCB板支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),建立了最大頻率支撐布局拓?fù)鋬?yōu)化方法:利用無質(zhì)量實(shí)體單元模擬支
4、撐部分;利用自由度凝聚技術(shù)建立PCB板及其元器件的子結(jié)構(gòu)模型,從而大大縮減了優(yōu)化的計(jì)算量;利用漸進(jìn)優(yōu)化方法推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)支撐單元的刪除敏度并建立了基于ANSYS的計(jì)算方法,并分析了支撐剛度對(duì)支撐布局優(yōu)化的影響。最后通過實(shí)例驗(yàn)證了優(yōu)化方法的正確性。
4)PCB板動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化方法研究
首先,利用自由度凝聚技術(shù)和模態(tài)綜合方法,建立面向元器件的PCB動(dòng)態(tài)性能布局優(yōu)化方法。在優(yōu)化模型的求解上,考慮元器件之間的幾何干涉問題,提出改進(jìn)
5、的遺傳算法。其次,結(jié)合動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)建模分析方法和遺傳算法,建立了 PCB板支撐布局的優(yōu)化方法,對(duì)支撐位置與PCB板節(jié)點(diǎn)不重合問題進(jìn)行了研究,并結(jié)合ANSYS二次開發(fā)技術(shù)和遺傳算法開發(fā)了求解程序。
5)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)有限元分析優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)方法研究
針對(duì)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)中所面臨的問題,建立了面向?qū)ο蟮亩伍_發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)方法。該方法可充分利用有限元分析軟件資源,不需要進(jìn)行有限元底層算法程序開發(fā),開發(fā)效率高,且計(jì)算結(jié)果
6、可得到保證。同時(shí)該方法采用了面向?qū)ο蟮乃枷耄蚨绦蛟O(shè)計(jì)思路清晰,調(diào)試容易。
論文取得的主要的創(chuàng)新成果如下。
1)提出了一種基于有限元模型的PCB板等效建模方法
針對(duì)含有復(fù)雜PCB板的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析,提出了一種基于有限元模型的PCB板等效建模方法。該方法利用原PCB板的幾何主尺寸作為等效板的幾何尺寸,采用單一均勻材料替代原材料,利用質(zhì)量相等原則獲得等效板的等效密度,并利用有限元理論和振動(dòng)理論推導(dǎo)了
7、等效剛度計(jì)算方法。最后分析了元器件質(zhì)量和剛度對(duì)等效剛度的影響。
2)提出了一種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的PCB板動(dòng)態(tài)性能等效方法
復(fù)雜PCB板,由于很難獲得板上電子元器件的結(jié)構(gòu)材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式,導(dǎo)致有限元建模比較困難或無法進(jìn)行有限元建模。為此,提出了一種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的PCB板動(dòng)態(tài)性能等效建模方法。該方法利用原PCB板的幾何主尺寸作為等效模型的幾何尺寸,采用單一均勻材料替代原材料,利用質(zhì)量相等原則獲得等效模型的等效密度,在并利用
8、有限元理論和振動(dòng)理論對(duì)推導(dǎo)了等效剛度計(jì)算方法。最后分析了PCB板的支撐方式對(duì)等效剛度的影響,并利用實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了該方法的可行性能和正確性。
3)建立了PCB板最大頻率支撐布局拓?fù)鋬?yōu)化方法
PCB板的支持布局會(huì)影響其剛度分布,進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率。為此,建立了PCB板最大頻率支撐拓?fù)鋬?yōu)化方法。該方法利用自由度凝聚方法縮減優(yōu)化模型計(jì)算量,利用漸進(jìn)優(yōu)化方法推導(dǎo)了單元?jiǎng)h除敏度,并研究建立了基于ANSYS的計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法。最后
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