ГОСТ Р 70912-2023 Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема виртуальных испытаний электронной аппаратуры на воздействие акустического шума

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Системы автоматизированного проектирования электроники

ПОДСИСТЕМА ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

НА ВОЗДЕЙСТВИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА

Издание официальное

Москва Российский институт стандартизации 2023

Предисловие

• 1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт «АСОНИКА» (ООО «НИИ «АСОНИКА»)

• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 165 «Системы автоматизированного проектирования электроники»

• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2023 г. № 810-ст

• 4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© Оформление. ФГБУ «Институт стандартизации», 2023

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Введение

Разработка настоящего стандарта вызвана необходимостью автоматизированного анализа стойкости электронной аппаратуры (ЭА) к воздействию акустического шума на ранних этапах проектирования ЭА на основе математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума для снижения затрат на разработку, производство и обслуживание за счет повышения качества разработок.

Настоящий стандарт распространяется на показатели стойкости ЭА к воздействию акустического шума. Целью стандарта является автоматизация анализа показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума с применением математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума, снижение затрат на разработку, производство и обслуживание за счет повышения качества разработок.

Применение математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца позволит избежать отказов ЭА или значительно сократить их на этапе испытаний опытного образца, сокращая тем самым количество испытаний опытного образца, возможные итерации по доработке схем и конструкций, затраты на разработку ЭА при одновременном повышении качества и надежности, в том числе в критических режимах работы, делая ЭА конкурентоспособной на отечественном и международном рынке (см. ГОСТ Р 57700.37, [1] — [4]).

Использование при анализе стойкости ЭА к воздействию акустического шума натурных испытаний ЭА на воздействие акустического шума невозможно, так как анализ проводят еще до изготовления опытного образца. Виртуализация испытаний ЭА на воздействие акустического шума при анализе стойкости ЭА к воздействию акустического шума является безальтернативной. Без применения математического моделирования невозможно определить показатели стойкости ЭА к воздействию акустического шума. Такой подход является информативным, так как благодаря ему на этапе проектирования отслеживается большинство возможных отказов ЭА по механическим характеристикам, и эффективным, так как из-за недоработок проектирования ЭА, вскрытых уже путем натурных испытаний, возможно множество итераций: доработка проекта — испытания опытного образца — доработка проекта и т. д., что значительно увеличивает сроки и стоимость разработки.

Настоящий стандарт определяет требования к подсистеме виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Системы автоматизированного проектирования электроники

ПОДСИСТЕМА ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ШУМА

Electronics automated design systems.

Subsystem of virtual testing of electronic equipment to the effect to acoustic noise

Дата введения — 2023—10—01

• 1 Область применения

  • 1.1 Настоящий стандарт предназначен для применения предприятиями промышленности и организациями при использовании цифровых двойников электроники и CALS-технологий на ранних этапах проектирования, изготовления и испытаний электронной аппаратуры (ЭА), а также на всех последующих этапах жизненного цикла ЭА.

• 1.1.1 Подсистема виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума применяется на ранних этапах проектирования ЭА следующего назначения: промышленная, для энергетики, оборонно-промышленного комплекса, аэрокосмической отрасли, судостроения, медицинская, автомобильная, для навигации и радиолокации, потребительская, для фискального и торгового оборудования, связи (телекоммуникации), вычислительной техники, для автоматизации и интеллектуального управления, систем безопасности, светотехники, автоматизированного транспорта и движущейся робототехники.

• 1.1.2 ЭА состоит из электронных шкафов и блоков, печатных узлов и электронной компонентной базы (ЭКБ) (микросхем, транзисторов, резисторов и т. д.).

• 1.1.3 На ЭКБ и ЭА оказывает влияние воздействие акустического шума. Акустический шум может приводить к несоответствиям ЭКБ и ЭА требованиям к их стойкости (прочности и устойчивости) к воздействию акустического шума. Настоящий стандарт устанавливает основные положения технологии, позволяющей проводить анализ показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума с применением математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума при проектировании.

• 1.2 Анализ показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума должен осуществляться на ранних этапах проектирования ЭА посредством проведения математического моделирования и виртуализации испытаний ЭА на воздействие акустического шума при проектировании.

• 1.3 Для анализа показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума методом математического моделирования (виртуализации испытаний ЭКБ и ЭА на воздействие акустического шума) следует применять аттестованные программные средства, а при необходимости — аттестованные про-граммно-аппаратные средства. Требования к программно-аппаратным средствам устанавливаются по согласованию с заказчиками.

• 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 30630.1.5 (IEC 60068-2-65:1993) Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие акустического шума (вибрация, акустическая составляющая)

Издание официальное

ГОСТ Р 57700.37 Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения

ГОСТ Р 70201 Системы автоматизированного проектирования электроники. Оптимальное сочетание натурных и виртуальных испытаний электроники на надежность и внешние воздействующие факторы. Требования и порядок проведения при выполнении технического задания на НИОКР

ГОСТ Р 70291 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования электронной аппаратуры

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

• 3 Общие положения

  • 3.1 Настоящий стандарт устанавливает требования к автоматизированному анализу показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума на основе математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума.

Для достижения поставленной цели в стандарте устанавливают следующие единые требования:

• - к технологии автоматизированного анализа показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума;

• - подсистеме виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума.

• 3.2 Организация работ по применению технологии автоматизированного анализа показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума на основе математического моделирования и виртуализации испытаний ЭА на воздействие акустического шума при проектировании устроена следующим образом.

  • 3.2.1 Испытанию на воздействие акустического шума подвергают ЭА, имеющая немонолитную структуру.

  • 3.2.2 Испытания на воздействие акустических шумов допускается проводить методом воздействия на ЭА акустического тона меняющейся частоты.

• 4 Технология автоматизированного анализа показателей стойкости электронной аппаратуры к воздействию акустического шума

  • 4.1 Конечной целью автоматизированного анализа является определение степени годности ЭА путем выявления возможных механических повреждений от вторичной вибрации, позволяющих судить о конструктивной прочности ЭА, а также оценка ухудшения заданных значений параметров ЭА, определение способности изделий выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделия в условиях воздействия повышенного акустического шума согласно ГОСТ Р 30630.1.5.

Также рассматривается математическое моделирование и виртуализация испытаний ЭА на воздействие акустического шума с повышенным уровнем звукового давления (в критических режимах, в том числе невоспроизводимых при натурных испытаниях).

Объектами виртуальных испытаний являются:

• - произвольные конструкции шкафов и блоков ЭА без виброизоляторов, ЗО-модели которых созданы в CAD-системах в формате STEP;

• - типовые конструкции шкафов и блоков ЭА без виброизоляторов, ЗО-модели которых созданы в специализированном интерфейсе подсистемы виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума;

• - произвольные и типовые конструкции шкафов и блоков ЭА, установленные на виброизоляторах.

• 4.2 Оцениваемыми характеристиками являются резонансные частоты, ускорения, перемещения, механические напряжения в ЭА, время до усталостного разрушения.

• 4.3 Условия проведения виртуальных испытаний

  • 4.3.1 Наличие российского программного обеспечения, предназначенного для моделирования ЭА на воздействие акустического шума, внедренного на ведущих предприятиях Российской Федерации, которое является составной частью системы автоматизированного проектирования (САПР) ЭА в соответствии с ГОСТ Р 70201, ГОСТ Р 70291.

  • 4.3.2 Наличие корректной ЗО-модели ЭА в формате STEP, отвечающей требованиям по устранению ошибок, упрощению и сохранению модели [5].

    • 4.3.2.1 Требования по устранению ошибок:

• - не должно быть пересечений деталей. Они должны касаться друг друга;

• - одна деталь должна касаться другой по некой поверхности с какой-либо площадью. Не допускаются варианты, когда одна деталь касается другой по линии или в точке (поверхностью касания двух деталей является линия или точка);

• - не должно быть свободно висящих деталей. Они должны иметь соединения с другими деталями;

• - разъемы с отверстиями необходимо полностью заполнить материалом (не должны остаться штырьки и отверстия).

• 4.3.2.2 Требования по упрощению модели:

• - следует убрать все крепежные детали, все винты;

• - следует убрать фаски, лыски, мелкие скругления (с радиусом 2 мм или менее);

• - поверхности сложной формы — мелкие оребрения крупных поверхностей следует делать гладкими;

• - если в модели есть шестигранники (в сечении детали шестигранник), например стойки этаже-рочной конструкции, следует скруглить грани шестигранника радиусом скругления 1 мм;

• - следует удалить все отверстия всех деталей, кроме крепежных отверстий;

• - следует подобрать плотности деталей таким образом, чтобы масса ЭА, включая печатные узлы, ЭКБ, разъемы, равнялась изначально заданной;

• - следует выбирать опцию «твердые тела» при сохранении в формате STEP модели в CAD-системе, в которой создавалась данная модель.

• 4.3.3 Наличие следующих физико-механических параметров материалов ЭА:

• - плотность;

• - модуль упругости;

• - коэффициент Пуассона;

• - коэффициент механических потерь (КМП) для начальной точки линейного участка зависимости КМП от механического напряжения изгиба, возникающего при воздействии синусоидальной вибрации;

• - коэффициент зависимости КМП от механического напряжения изгиба, возникающего при воздействии синусоидальной вибрации.

Взаимосвязь тепловых и механических процессов в конструкциях ЭА обусловлена влиянием тепловых процессов на механические — температурными зависимостями физико-механических параметров — модуля упругости и КМП — для материалов конструкций ЭА. С ростом температуры модуль упругости уменьшается, а КМП увеличивается. Зависимости модуля упругости и КМП от температуры могут аппроксимироваться линейными полиномами [5].

Данные параметры могут быть получены путем идентификации [5].

• 4.3.4 Наличие следующих параметров виброизоляторов для вибрации:

• - коэффициент жесткости по оси X;

• - коэффициент жесткости по оси У;

• - коэффициент жесткости по оси Z;

• - КМП по оси Хдля начальной точки линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;

• - КМП по оси У для начальной точки линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;

• - КМП по оси Z для начальной точки линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;

• - коэффициент зависимости КМП по оси X от напряжения изгиба;

• - коэффициент зависимости КМП по оси У от напряжения изгиба;

• - коэффициент зависимости КМП по оси Z от напряжения растяжения — сжатия.

Данные параметры могут быть получены путем идентификации [5].

• 4.4 Режимы виртуальных испытаний

Параметры акустического шума (численные значения задаются в техническом задании на разработку ЭА):

• - уровень звукового давления, дБ;

• - диапазон частот, Гц.

• 4.5 Порядок проведения испытаний

  • 4.5.1 Проводят идентификацию физико-механических параметров материалов ЭА, указанных в 4.3.3, при их отсутствии [5]. При этом по результатам натурных испытаний определяют зависимость ускорения от частоты синусоидальной вибрации в контрольной точке, которую используют при идентификации. Предварительно разрабатывают программу натурных испытаний и изготавливают макеты пластин для натурных испытаний.

  • 4.5.2 Проводят идентификацию параметров виброизоляторов, указанных в 4.3.3, в случае их отсутствия [5]. При этом по результатам натурных испытаний определяют зависимость ускорения от частоты синусоидальной вибрации системы виброизоляции, которую используют при идентификации. Предварительно разрабатывают программу натурных испытаний и приобретают образцы виброизоляторов для натурных испытаний.

  • 4.5.3 Идентифицированные параметры материалов ЭА и параметры виброизоляторов заносят в базу данных для использования в процессе моделирования.

  • 4.5.4 Проводят подготовку моделей:

• - ЗО-моделей в формате STEP конструкций ЭА без виброизоляторов в CAD-системах, отвечающих требованиям по устранению ошибок, упрощению и сохранению модели, приведенным в 4.3.2.

• - ЗО-моделей конструкций ЭА, установленных на виброизоляторах, в специализированных интерфейсах.

• 4.5.5 Проводят импорт моделей в формате STEP конструкций в подсистеме виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума.

• 4.5.6 Проводят виртуальные испытания ЭА на воздействие акустического шума в заданном диапазоне частот с применением моделирования механических процессов в ЭА на воздействие акустического шума. Определяются зависимости ускорения от частоты акустического шума в контрольных точках ЭА или в системах виброизоляции, по которым выявляются резонансные частоты.

• 4.5.7 По результатам виртуальных испытаний составляют отчет, в котором приводят информацию об оцениваемых характеристиках.

• 4.5.8 Место проведения испытаний

Испытания могут проводить:

• - сами предприятия при наличии подсистемы виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума;

• - Центр компетенций в области моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ и ЭА на внешние воздействия по заказу предприятия при отсутствии у него подсистемы виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума.

• 4.6 Обработка, анализ и оценка результатов испытаний

  • 4.6.1 Используют малый объем выборки п < 50.

  • 4.6.2 Используют методы статистической обработки результатов испытаний.

Вычисление выборочных числовых характеристик осуществляют при малом объеме выборки. Вычисляют:

• - выборочное среднее значение характеристики механических свойств;

• - выборочную дисперсию характеристики механических свойств;

• - выборочное среднее квадратическое отклонение.

• 4.6.3 Идентифицированные параметры определяют с учетом их разброса: среднее значение и среднее квадратическое отклонение. Для получения разброса необходимо провести идентификационные испытания 10 макетов пластин и 10 образцов виброизоляторов одного типа.

• 4.6.4 Оцениваемые характеристики определяются с учетом разброса ускорений. Для каждой характеристики определяют среднее значение и среднее квадратическое отклонение.

• 4.6.5 Делают выводы о наличии резонансных частот.

• 4.7 Материально-техническое обеспечение испытаний

  • 4.7.1 На рабочих станциях пользователей должно быть установлено следующее прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 4.3.1:

• - для виртуальных испытаний ЭА без виброизоляторов, ЗО-модели которых созданы в CAD-системах в формате STEP, на воздействие акустического шума;

• - для виртуальных испытаний ЭА, установленной на виброизоляторах, ЗО-модель которой создана в специализированном интерфейсе, на воздействие акустического шума;

• - для идентификации физико-механических параметров моделей ЭА;

• - для идентификации физико-механических параметров моделей виброизоляторов.

• 4.7.2 Перечень моделей, используемых для испытаний:

• - ЗЮ-модели конструкций ЭА без виброизоляторов в формате STEP;

• - ЗО-модели конструкций ЭА, установленной на виброизоляторах.

• 4.7.3 Руководства пользователей и обучающие звуковые видеоролики к прикладному программному обеспечению, указанному в 4.7.1.

• 4.7.4 Необходимая квалификация персонала, специалистов и привлекаемых сил, проводящих испытания:

аккредитация пользователя прикладного программного обеспечения, указанного в 4.7.1, в Центре компетенций в области моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ и ЭА на внешние воздействия.

• 4.7.5 Испытательное оборудование для проведения натурных испытаний, необходимых для решения задачи идентификации:

• - задающий генератор синусоидальных колебаний;

• - усилитель мощности;

• - вибратор;

• - виброизмерительный преобразователь (акселерометр);

• - виброизмерительная аппаратура.

• 4.7.6 Для проведения натурных испытаний, необходимых для решения задачи идентификации, требуются следующие материалы:

• - прямоугольные пластины из материалов, для которых требуется идентификация параметров (их количество определяется количеством материалов, для которых неизвестны параметры);

• - виброизоляторы, для которых требуется идентификация параметров (их количество определяется количеством виброизоляторов, для которых неизвестны параметры).

• 4.7.7 Порядок подготовки и использования материально-технических средств в процессе испытаний:

• - приобретение и настройка рабочих станций;

• - приобретение и установка на рабочих станциях программного обеспечения, отвечающего требованиям 4.3.1 и описанного в 4.7.1;

• - приобретение и установка испытательного оборудования для проведения натурных испытаний, описанного в 4.7.5;

• - изготовление материалов согласно 4.7.6 для проведения натурных испытаний, необходимых для решения задачи идентификации.

• 4.8 Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

• - описание макета;

• - график входного воздействия синусоидальной вибрации на макет;

• - график выходного воздействия синусоидальной вибрации в контрольной точке макета;

• - идентифицированные параметры;

• - график входного воздействия акустического шума на ЭА;

• - график выходного воздействия вторичной синусоидальной вибрации в контрольной точке ЭА;

• - оцениваемые характеристики: резонансные частоты, ускорения, перемещения, механические напряжения вторичной синусоидальной вибрации в ЭА, время до усталостного разрушения. В диапазоне частот акустического шума не должно быть резонансных частот. Ускорения, перемещения, механические напряжения вторичной синусоидальной вибрации в ЭА не должны превышать максимально допустимые значения, заданные в нормативных документах и технической документации. Время до усталостного разрушения должно быть больше, чем суммарное время эксплуатации ЭА при воздействии акустического шума;

• - выводы по результатам испытаний.

• 5 Требования к подсистеме виртуальных испытаний электронной аппаратуры на воздействие акустического шума

  • 5.1 Подсистема виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума должна отвечать требованиям 1.3 и ГОСТ Р 70201, является составной частью САПР ЭА в соответствии с ГОСТ Р 70291.

  • 5.2 Необходимо наличие базы данных материалов по физико-механическим параметрам.

  • 5.3 Порядок проведения виртуальных испытаний

    • 5.3.1 Проводят идентификацию параметров материалов при их отсутствии в базе данных. Идентифицируют модуль упругости, коэффициента Пуассона, параметры зависимости КМП от механического напряжения для вибрации. Заносят идентифицированные значения параметров в базу данных.

    • 5.3.2 Проводят идентификацию параметров виброизоляторов для вибрации при их отсутствии в базе данных. Идентифицируют параметры виброизоляторов для вибрации, приведенные в 4.3.4. Заносят идентифицированные значения параметров в базу данных.

    • 5.3.3 Если объектами виртуальных испытаний являются произвольные конструкции шкафов и блоков ЭА без виброизоляторов, ЗЭ-модели которых созданы в CAD-системах в формате STEP, проверяют выполнение требований по устранению ошибок, упрощению и сохранению модели.

    • 5.3.4 Если объектами виртуальных испытаний являются типовые конструкции шкафов и блоков ЭА без виброизоляторов, ЗО-модели которых не созданы в CAD-системах в формате STEP, их создают в специализированном интерфейсе.

    • 5.3.5 Если объектами виртуальных испытаний являются произвольные и типовые конструкции шкафов и блоков ЭА, установленные на виброизоляторах, ЗЭ-модели создают в специализированном интерфейсе.

    • 5.3.6 Проводят импорт ЗЭ-модели.

    • 5.3.7 Вводят материалы деталей из базы данных или физико-механические параметры материалов вручную при отсутствии материалов в базе данных.

    • 5.3.8 Вводят виброизоляторы из базы данных или параметры виброизоляторов вручную при отсутствии виброизоляторов в базе данных.

    • 5.3.9 Вводят крепления конструкции без виброизоляторов.

    • 5.3.10 Проводят автоматическое разбиение ЗЭ-модели конструкции на конечные элементы.

    • 5.3.11 Вводят график зависимости уровня звукового давления от частоты.

    • 5.3.12 Проводят расчет конструкции на виброизоляторах на воздействие акустического шума. Выходные графики зависимости амплитуды ускорения синусоидальной вибрации от частоты по осям X, Y, Z задают в качестве входных для расчета этой же конструкции, но без виброизоляторов.

    • 5.3.13 Проводят расчет конструкции без виброизоляторов на воздействие акустического шума.

    • 5.3.14 В результате расчета получают следующие выходные характеристики:

• - зависимости ускорения вторичной синусоидальной вибрации от частоты по осям X, Y, Z и суммарного в контрольных точках;

• - резонансные частоты по осям X, Y, Z;

• - перемещения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот по осям X, Y, Z и суммарные;

• - ускорения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот по осям X, Y, Z и суммарные;

• - эквивалентные механические напряжения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот;

• - время до усталостного разрушения во всех точках конструкции в диапазоне частот.

• 5.3.15 Для оценки показателей стойкости ЭА к воздействию акустического шума сравнивают рассчитанные выходные характеристики с допустимыми значениями, заданными в нормативных документах и технической документации:

• - в заданном диапазоне частот не должно быть резонансных частот по осям X, Y, Z;

• - перемещения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот по осям X, У, Z и суммарные не должны превышать максимально допустимых значений;

• - ускорения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот по осям X, У, Z и суммарные не должны превышать максимально допустимых значений;

• - эквивалентные механические напряжения вторичной синусоидальной вибрации во всех точках конструкции в диапазоне частот не должны превышать максимально допустимых значений;

• - время до усталостного разрушения во всех точках конструкции в диапазоне частот должно быть больше, чем суммарное время эксплуатации ЭА при воздействии акустического шума.

В приложении А приведен пример подсистемы виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума и результатов ее работы.

Приложение А (справочное)

Пример подсистемы виртуальных испытаний электронной аппаратуры на воздействие акустического шума и результатов ее работы

Примером подсистемы виртуальных испытаний ЭА на воздействие акустического шума является совокупность подсистем российской САПР электроники в части виртуальных испытаний — автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры (АСОНИКА) (https://asonika-online.ru/), предназначенной для анализа и обеспечения стойкости ЭА и ЭКБ к комплексным тепловым, механическим, электромагнитным воздействиям, усталостной прочности к тепломеханическим воздействиям, для создания карт рабочих режимов ЭКБ, анализа показателей надежности ЭА и создания цифровых двойников ЭА и ЭКБ.

АСОНИКА — это замена натурных испытаний опытных образцов ЭА и ЭКБ виртуальными испытаниями на внешние механические, тепловые, электромагнитные и другие воздействия еще до их изготовления. Это значительная экономия денежных средств и сокращение сроков создания ЭА и ЭКБ при одновременном повышении качества и надежности за счет сокращения количества натурных испытаний.

На этапе эскизного проектирования электроники (до создания электрических схем, чертежей и 30-моделей) используют следующие подсистемы:

АСОНИКА-М: подсистема анализа типовых конструкций блоков ЭА и ЭКБ на механические и тепловые воздействия (30-модель которых еще не создана, с возможностью ускоренного создания модели в специализированном интерфейсе);

АСОНИКА-М-ШКАФ: подсистема анализа типовых конструкций шкафов ЭА на механические и тепловые воздействия (30-модель которых еще не создана, с возможностью ускоренного создания модели в специализированном интерфейсе).

На этапе технического проектирования (после создания электрических схем, чертежей и ЗО-моделей) используют следующую подсистему:

АСОНИКА-М-ЗО: подсистема анализа и обеспечения стойкости произвольных объемных конструкций ЭА и ЭКБ к механическим и тепловым воздействиям с возможностью импорта геометрии из различных CAD-систем.

На всех этапах проектирования электроники используют следующие подсистемы:

АСОНИКА-В: подсистема анализа и обеспечения стойкости к механическим воздействиям конструкций ЭА, установленных на виброизоляторах;

АСОНИКА-ИД: подсистема идентификации физико-механических и теплофизических параметров моделей ЭА и ЭКБ;

АСОНИКА-БД: подсистема управления базами данных ЭКБ и материалов по геометрическим, физико-механическим, усталостным, теплофизическим, электрическим и надежностным параметрам.

Результаты работы подсистемы ACOHHKA-M-3D представлены на рисунках А.1—А.10.

— Конструкция блока ЭА, импортированная •системы в подсистему ACOHHKA-M-3D

Рисунок А.2 — Автоматическое разбиение на конечные элементы

Рисунок А.З — Диалоговое окно для выбора материала из базы данных

АСОНИКА

Прибор

Задайте параметры материала

Механические | Усталостные | Тепловые ] Дополнительно |

|^_Тип материала----------------------

<• Изотропный С Ортотропный

Плотность [кг/м^Л3]

Модуль упругости, [ГПа]

Коэффициент Пуассона, [отн. ед.]

Допустимое напряжение [МПа]

Коэффициент механических потерь

для вибрации [отн. ед.] |о.О2

для удара [отн. ед.] |0.0015

[✓ [Учитывать нелинейность

Коэффициент зависимости КМП от напряжения

для вибрации [отн. ед.] I2.2E-8

для удара [отн. ед.] |зЕ-6

Рисунок А.4 — Диалоговое окно для задания параметров материала

Механические воздействия

Введите графики механических воздействий

“Вид воздействия-----------

С Гармоническая вибрация С Случайная вибрация С Удар однократный С удар многократный С Линейное ускорение

р Равное ло всем осям

Модель шума------------

(• Тон меняющейся частоты С Случайный шум

Частота, Гц

АСОНИКА

? Справка |

X Отмена

Рисунок А.5 — График зависимости уровня звукового давления от частоты

Рисунок А.6 — Суммарные перемещения во всех точках конструкции блока ЭА на резонансной частоте

Рисунок А.7 — Суммарные ускорения во всех точках конструкции блока ЭА на резонансной частоте

Рисунок А.8 — Эквивалентные механические напряжения во всех точках конструкции блока ЭА на резонансной частоте

Рисунок А.9 — Время до усталостного разрушения во всех точках конструкции блока ЭА на резонансной частоте

График в узлах

Частота, Гц

АСОНИКА ___

? Справка | ОК I X Отмена

Рисунок А. 10 — График зависимости амплитуды выходного ускорения вторичной синусоидальной вибрации по оси X от частоты в контрольной точке

Библиография

• [1] Распоряжение Правительства Российской Федерации от 6 ноября 2021 г. № 3142-р «Стратегическое направление в области цифровой трансформации обрабатывающих отраслей промышленности»

• [2] Шалумов А.С. Дорожная карта развития «САПР электроники выше мирового уровня». Ковров: ООО «НИИ «АСОНИКА», 2020. 24 с. — Режим доступа: https://asonika-online.ru/news/432/

• [3] Автоматизированная система АСОНИКА для моделирования физических процессов в радиоэлектронных средствах с учетом внешних воздействий/ Под ред. А.С. Шалумова. М.: Радиотехника, 2013. 424 с.

• [4] Шалумов М.А., Шалумов А.С. Виртуальная среда проектирования РЭС на основе комплексного моделирования физических процессов. — Владимир: Владимирский филиал РАНХиГС, 2016. 87 с.

• [5] Обобщенная методика моделирования механических и температурных испытаний. ФГУП «МНИИРИП». 2020

  УДК 621.865:8:007.52:006.354

  
  

ОКС 31.020

29.100.01

Ключевые слова: подсистема, виртуальные испытания, акустический шум, электронная аппаратура, ускорение, перемещение, механическое напряжение

Редактор Е.В. Якубова Технический редактор И.Е. Черепкова Корректор С.И. Фирсова Компьютерная верстка Е.А. Кондрашовой

Сдано в набор 08.09.2023. Подписано в печать 19.09.2023. Формат 60х84¹/₈. Гарнитура Ариал. Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 1,90.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении в ФГБУ «Институт стандартизации» , 117418 Москва, Нахимовский пр-т, д. 31, к. 2.