机载印制电路板振动特性与优化设计研究
发布时间：2020-08-19 13:36
【摘要】：机载电子设备主要用于实施空中警戒,提供准确的航行信息,其工作可靠性直接关系着飞机的飞行安全。印制电路板是机载电子设备的主要部件,在工作时会受到不同形式的振动载荷,为了提高机载电子设备的工作可靠性,必须对印制电路板的振动特性进行分析。针对印制电路板,本文主要做了以下四个方面的研究:1)论文采用局部均匀化思想,提出了一种面向元器件动态性能分析的PCB板的简化算法,基于C++与ANSYS的APDL语言,开发了机载印制电路板振动特性分析平台;在此基础上,建立了一种基于粒子群算法的机载印制电路板支撑布局优化方法,通过具体算例讨论了四点支撑的最优布局方案。2)根据实际印制电路板的结构特点,建立了印制电路板的有限元精细模型;开展了目标印制电路板的模态试验,并与有限元仿真结果进行了对比,结果表明:模态试验结果与仿真分析结果吻合性较好,验证了所建立的有限元模型的正确性。3)根据国军标对军用设备的环境试验要求,分别对有限元精细模型进行了随机振动分析、谐响应分析以及瞬态响应分析,较为系统的掌握了目标印制电路板在不同基础激励下的动力学响应特点,并讨论了在不同弹性边界条件下,印制电路板的振动响应变化规律,所得结论为开展机载印制电路板的抗振设计提供了理论依据。4)根据印制电路板的动态特性抗振优化目标,详细讨论了印制电路板的安装方式、预应力安装以及加强筋布置等对印制电路板振动特性的影响,提出了印制电路板的抗振设计方案。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V243
【图文】：
图 2.1 层合板各单层 Z 方向坐标各向同性层合板，1 2 21 12E E E ,v v v有2 211 1212 112 26601- 1-Q Q 0Q Q 0 = 01- 1-0 0 Q0 02 1+E EE EQE （ ） E 为杨氏模量,v 为泊松比单层板刚度系数矩阵为：3 32 23 32 23012(1 ) 12(1 )012(1 ) 12(1 )0 024(1 )Et vEtvEt EtDEtv 单层板等效层合板，需保证前后刚度系数矩阵不变，联立式（2.1）和式（
一定程度上相互抵消，该方法适用于 PCB 产品预研设计初期，既能对目标结构设计有初步的性能预估，又能节省大量的建模计算时间。全局质量平均法：仅考虑元器件附加的有效质量，将目标PCB 等效为与基板几何尺寸相同的均匀平板，将有效质量平均分布到上述平板，得到全局等效密度，其余材料参数应用 PCB基板参数，该方法精度较简单建模方法有一定提升，适用于元器件材料参数不明确的情况。由于忽略了元器件的附加刚度效果，采用该方法建立模型，其模态结果较真实值偏小。全局刚度质量平均法：在全局质量平均的基础上，考虑元器件刚度对 PCB 整体的影响，通常对目标 PCB 进行静态力学弯曲位移试验，以此获得全局等效刚度的近似值。这种方法的可操作性强，可以系统的描述整个PCB 的结构动态特性，较全局质量平均法在工程应用上更具参考价值。局部刚度质量平均法：对元器件的附加质量和附加刚度处理的更加精细，不同于全局刚度质量平均法关注的是整个 PCB 板，该方法关注的是元器件所在的局部区域，如图 2.2 所示，将元器件附加特性均匀化到局部区域，参照全局刚度质量平均法获得等效参数的方式，得到局部等效刚度与局部等效密度。该方法更加关注的是元器件局部区域的动态特性，适用于有限元仿真计算，精确度较高。
一定程度上相互抵消，该方法适用于 PCB 产品预研设计初期，既能对目标结构设计有初步的性能预估，又能节省大量的建模计算时间。全局质量平均法：仅考虑元器件附加的有效质量，将目标PCB 等效为与基板几何尺寸相同的均匀平板，将有效质量平均分布到上述平板，得到全局等效密度，其余材料参数应用 PCB基板参数，该方法精度较简单建模方法有一定提升，适用于元器件材料参数不明确的情况。由于忽略了元器件的附加刚度效果，采用该方法建立模型，其模态结果较真实值偏小。全局刚度质量平均法：在全局质量平均的基础上，考虑元器件刚度对 PCB 整体的影响，通常对目标 PCB 进行静态力学弯曲位移试验，以此获得全局等效刚度的近似值。这种方法的可操作性强，可以系统的描述整个PCB 的结构动态特性，较全局质量平均法在工程应用上更具参考价值。局部刚度质量平均法：对元器件的附加质量和附加刚度处理的更加精细，不同于全局刚度质量平均法关注的是整个 PCB 板，该方法关注的是元器件所在的局部区域，如图 2.2 所示，将元器件附加特性均匀化到局部区域，参照全局刚度质量平均法获得等效参数的方式，得到局部等效刚度与局部等效密度。该方法更加关注的是元器件局部区域的动态特性，适用于有限元仿真计算，精确度较高。
本文编号：2797149
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V243
【图文】：
图 2.1 层合板各单层 Z 方向坐标各向同性层合板，1 2 21 12E E E ,v v v有2 211 1212 112 26601- 1-Q Q 0Q Q 0 = 01- 1-0 0 Q0 02 1+E EE EQE （ ） E 为杨氏模量,v 为泊松比单层板刚度系数矩阵为：3 32 23 32 23012(1 ) 12(1 )012(1 ) 12(1 )0 024(1 )Et vEtvEt EtDEtv 单层板等效层合板，需保证前后刚度系数矩阵不变，联立式（2.1）和式（
一定程度上相互抵消，该方法适用于 PCB 产品预研设计初期，既能对目标结构设计有初步的性能预估，又能节省大量的建模计算时间。全局质量平均法：仅考虑元器件附加的有效质量，将目标PCB 等效为与基板几何尺寸相同的均匀平板，将有效质量平均分布到上述平板，得到全局等效密度，其余材料参数应用 PCB基板参数，该方法精度较简单建模方法有一定提升，适用于元器件材料参数不明确的情况。由于忽略了元器件的附加刚度效果，采用该方法建立模型，其模态结果较真实值偏小。全局刚度质量平均法：在全局质量平均的基础上，考虑元器件刚度对 PCB 整体的影响，通常对目标 PCB 进行静态力学弯曲位移试验，以此获得全局等效刚度的近似值。这种方法的可操作性强，可以系统的描述整个PCB 的结构动态特性，较全局质量平均法在工程应用上更具参考价值。局部刚度质量平均法：对元器件的附加质量和附加刚度处理的更加精细，不同于全局刚度质量平均法关注的是整个 PCB 板，该方法关注的是元器件所在的局部区域，如图 2.2 所示，将元器件附加特性均匀化到局部区域，参照全局刚度质量平均法获得等效参数的方式，得到局部等效刚度与局部等效密度。该方法更加关注的是元器件局部区域的动态特性，适用于有限元仿真计算，精确度较高。
一定程度上相互抵消，该方法适用于 PCB 产品预研设计初期，既能对目标结构设计有初步的性能预估，又能节省大量的建模计算时间。全局质量平均法：仅考虑元器件附加的有效质量，将目标PCB 等效为与基板几何尺寸相同的均匀平板，将有效质量平均分布到上述平板，得到全局等效密度，其余材料参数应用 PCB基板参数，该方法精度较简单建模方法有一定提升，适用于元器件材料参数不明确的情况。由于忽略了元器件的附加刚度效果，采用该方法建立模型，其模态结果较真实值偏小。全局刚度质量平均法：在全局质量平均的基础上，考虑元器件刚度对 PCB 整体的影响，通常对目标 PCB 进行静态力学弯曲位移试验，以此获得全局等效刚度的近似值。这种方法的可操作性强，可以系统的描述整个PCB 的结构动态特性，较全局质量平均法在工程应用上更具参考价值。局部刚度质量平均法：对元器件的附加质量和附加刚度处理的更加精细，不同于全局刚度质量平均法关注的是整个 PCB 板，该方法关注的是元器件所在的局部区域，如图 2.2 所示，将元器件附加特性均匀化到局部区域，参照全局刚度质量平均法获得等效参数的方式，得到局部等效刚度与局部等效密度。该方法更加关注的是元器件局部区域的动态特性，适用于有限元仿真计算，精确度较高。
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 陈子夏;杨平;谭广斌;;PBGA组件振动疲劳寿命的实验研究[J];半导体技术;2008年11期
2 王飞朝;;试验模态分析在雷达结构中的典型应用[J];火控雷达技术;2006年03期
3 梁君;赵登峰;;模态分析方法综述[J];现代制造工程;2006年08期
4 李丙春;;粒子群优化算法及其应用[J];喀什师范学院学报;2006年03期
5 刘志红,尹志宏;机械结构的理论及试验模态分析方法[J];现代机械;2005年05期
相关博士学位论文 前2条
1 刘逸;粒子群优化算法的改进及应用研究[D];西安电子科技大学;2013年
2 刘孝保;电子设备动态性能有限元建模与优化方法研究[D];电子科技大学;2011年
本文编号：2797149
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