[razob 0]

Есть задача определить способность устройства сохранять работоспособность в условиях вибрации и после однократного удара.

Наш коллектив такими возможностями не обладает, поэтому ищем организацию (или человека) для выполнения оценки конструкции нашего устройства.

 

Устройство достаточно простое: печатная плата, прикрученная 4 винтами к металлическому основанию корпуса, и металлическая крышка, прикрученная четырьмя винтами к тому же основанию корпуса. На плате нет каких либо реле и других механических компонентов.

 

Самостоятельный поиск контрагентов как-то ни к чему не привёл. Находятся только компании, которые могут рассчитать тросовые гасители вибрации и т.п.

Посоветуйте, куда можно обратиться выполнения подобных расчётов?

Хотелось бы узнать резонансные частоты, места наибольшей напряжённости материала, а также получить рекомендации по доработке конструкции.

 

ЗЫ нужны именно расчёты, а не испытания!

[ikm 3]

Есть задача определить способность устройства сохранять работоспособность в условиях вибрации и после однократного удара.

Наш коллектив такими возможностями не обладает, поэтому ищем организацию (или человека) для выполнения оценки конструкции нашего устройства.

 

Устройство достаточно простое: печатная плата, прикрученная 4 винтами к металлическому основанию корпуса, и металлическая крышка, прикрученная четырьмя винтами к тому же основанию корпуса. На плате нет каких либо реле и других механических компонентов.

 

Самостоятельный поиск контрагентов как-то ни к чему не привёл. Находятся только компании, которые могут рассчитать тросовые гасители вибрации и т.п.

Посоветуйте, куда можно обратиться выполнения подобных расчётов?

Хотелось бы узнать резонансные частоты, места наибольшей напряжённости материала, а также получить рекомендации по доработке конструкции.

 

ЗЫ нужны именно расчёты, а не испытания!

Вам скорее всего на другой форум http://cccp3d.ru/, да простят меня админы за рекламу.

[fider 0]

Если есть время для освоения расчетов, берите, например, ANSYS или SolidWorks Simulation, и пробуйте делать сами. На будущее все равно пригодится. Можете рассчитать резонансы (собственные частоты), вынужденные колебания, реакцию конструкции на удар, ШСВ, виброудар.

В этом Вам, конечно, помогут на любом форуме типа http://cccp3d.ru/ (с некоторыми оговорками - механику печатных узлов мало кто анализирует).

 

Однако так как поставлен вопрос - оценка работоспособности в условиях вибрации - это видимо сложнее, если хотите увидеть как влияет вибрация на электрические характеристики? Есть, например, термин "виброшумы". Вы про это?

 

 

 

 

[Atridies 0]

Есть задача определить способность устройства сохранять работоспособность в условиях вибрации и после однократного удара.

Наш коллектив такими возможностями не обладает, поэтому ищем организацию (или человека) для выполнения оценки конструкции нашего устройства.

 

Устройство достаточно простое: печатная плата, прикрученная 4 винтами к металлическому основанию корпуса, и металлическая крышка, прикрученная четырьмя винтами к тому же основанию корпуса. На плате нет каких либо реле и других механических компонентов.

 

Самостоятельный поиск контрагентов как-то ни к чему не привёл. Находятся только компании, которые могут рассчитать тросовые гасители вибрации и т.п.

Посоветуйте, куда можно обратиться выполнения подобных расчётов?

Хотелось бы узнать резонансные частоты, места наибольшей напряжённости материала, а также получить рекомендации по доработке конструкции.

 

ЗЫ нужны именно расчёты, а не испытания!

 

У меня некоторые изделия проходили подобные испытания. Расчетов мы не проводили, но некоторый опыт проектирования конструкции есть. По опыту - смогу кое-что подсказать и посоветовать. Если интересно: напишите на slavbaby (гав) yandex (тчк) ru

 

[Valery-m 0]

Есть задача определить способность устройства сохранять работоспособность в условиях вибрации и после однократного удара.

Наш коллектив такими возможностями не обладает, поэтому ищем организацию (или человека) для выполнения оценки конструкции нашего устройства.

 

Устройство достаточно простое: печатная плата, прикрученная 4 винтами к металлическому основанию корпуса, и металлическая крышка, прикрученная четырьмя винтами к тому же основанию корпуса. На плате нет каких либо реле и других механических компонентов.

 

Самостоятельный поиск контрагентов как-то ни к чему не привёл. Находятся только компании, которые могут рассчитать тросовые гасители вибрации и т.п.

Посоветуйте, куда можно обратиться выполнения подобных расчётов?

Хотелось бы узнать резонансные частоты, места наибольшей напряжённости материала, а также получить рекомендации по доработке конструкции.

 

ЗЫ нужны именно расчёты, а не испытания!

 

 

добрый день,

 

я решаю задачи прочности и теплофизики твердого тела

- стаж 31 год (54 года, к-т.ф-м.н.)

 

выполняю прочностные расчеты (статика и динамика) и расчеты тепловых режимов оптико-электронных блоков 

 

мой сын (31 год, к-т.ф-м.н.) решает задачи в области гидро-газодинамики многофазных сред с учетом тепло и массообмена

- тепловые режимы оптико-электронных блоков 

- численное моделирование работы систем ОВиК в помещения с тепловыделяющим оборудованием.

 

 

----------------------------------

 

для начала нужно дать определение что такое прочность и написать критерии этих самых определений

 

на пример, прочность можно классифицировать как:

 

- конструкционную - когда в явном виде происходит разрушение на каком-то уровне - полное или частичное,

- технологическую - например

* деламинация (частичное расслоение) платы,

* отслоение токопроводящего слоя, изменение толщины токопроводящего слоя из за деформации и как следствия повышения температуры при "нештатном" значении тока,

* изменение кристаллической структуры материала токопроводящего слоя под действием гармонической/знакопеременной нагрузки - как следствие повышенная вероятность коррозии, повышение температуры при "штатном" значении тока,

из-за изменения кристаллической структуры материала - образование микротрещин - накопление усталостных разрушений,

* изменение свойства припоя, из-за появления пластических деформаций или под воздействием знакопеременных нагрузок

* появление "внутренних" дефектов в электронных компонентах расположенных на платах,

и так далее...

 

 

 

расчет на удар - это как раз понятно и относительно просто...

главное правильно сформулировать задачу и иметь данные по свойствам материалов

 

 

а вот с вибрацией все "сложно", ДАЛЕЕ по тексту попробую хотя бы кратко объяснить почему именно...

 

 

 

... "чуть-чуть" про свойства материалов:

 

Металлы и сплавы:

 

- обычно достаточно линейных характеристик и пределов упругости, поскольку пластические деформации в таких конструкциях допускают весьма редко.

 

- если нужен прогноз , когда допускается пластическая деформация, то как минимум нужен закон упрочнения для одноосного растяжения.

 

- весьма редко, проектировщиков и службу эксплуатации интересуют вопросы разрушения или прогноз разрушения отдельных элементов конструкции, в этом случае нужны данные по описанию вязкого разрушения.

 

- иногда (главным образом это требуется иностранным производителям из промышленно развитых стран) - требуется выполнить расчет о накоплении усталостных разрушений - малоцикловая усталость = воздействие на конструкцию гармонических, полигармонических и пр. "знакопеременных" нагрузок.

 

Такие расчеты в СССР (России) практически не выполнялись, кое-что, кое-кто и кое-как пытался освоить и развить в отдельных отраслевых НИИ - авиамоторостроения, ракетостроения, атомной промышленности, подводные лодки и пр... - но дальше написания диссертаций и написания "нормативов" дело не пошло...., правда в России есть и сейчас люди с хорошим образованием, которые периодически что-то пытаются писать и делать в этой области, но ввиду отсутствия реального спроса в России на столько сложные и высокотехнологичные расчеты - знания этих людей остаются невостребованными.

Хочу так же отметить, что расчеты и исследования по малоцикловой усталости - это работа не одиночки, а группы высококвалифицированных инженеров, имеющих весьма хорошее экспериментальное оборудование.

 

Разделы по малоцикловой усталости в российских нормативах - это чаще всего перевод одного из иностранных нормативов или "компиляция" из нескольких иностранных нормативов - это я к тому написал, что если что-то непонятное написано в российских нормативах - то весьма полезно почитать что написано в иностранном "первоисточнике"?

 

Все вышеуказанные характеристики материалов могут быть зависимыми от температуры или каких-то иных параметров.

 

 

 

Резины, полимеры, композиты и пр. "экзотические" материалы:

 

- для обычных условий нагружения - "обычные" свойства упругих и гиперупругих материалов достаточно хорошо изучены, эксперименты не сложные и не дорогие, технология проведения экспериментов более-менее понятна

 

- однако следует отметить следующее:

 

а) если в конструкции есть элементы из гиперупругих материалов (резиноподобных) - это автоматически исключает возможность применения теории линейных малых колебаний для изучения поведения данной конструкции при динамических нагрузках.

 

б) свойства резин, полимеров, композитов, а так же некоторых других "экзотических" материалов - часто зависят от частоты и амплитуды воздействия - т.е. это как бы "нелинейность в квадрате" ....- это автоматически исключает возможность применения теории линейных малых колебаний для изучения поведения данной конструкции при динамических нагрузках.

 

в) свойства резин, полимеров, композитов, а так же некоторых других "экзотических" материалов - почти всегда очень сильно зависят от температуры

 

г) резины, полимеры, композиты и пр. "экзотические" материалы проявляют ярко выраженное свойство ползучести, даже при обычных "комнатных" температурах.

Учитывая что свойства этих материалов еще зависят и от частоты воздействия , от амплитуды воздействия, от температуры = правильно смоделировать элементы конструкции из этих материалов весьма не просто.

 

д) резины, полимеры, композиты и пр. "экзотические" материалы довольно часто, особенно при интенсивных и знакопеременных нагрузках проявляют свойство "гистерезиса" - эффект Малинса, а так же "частичную" пластичность - что еще больше усложняет правильное описание свойств этих материалов.

 

Все вышеуказанные характеристики материалов могут быть зависимыми от температуры или каких-то иных параметров.

 

 

Платы - а именно на них крепятся все электронные/электроческие компоненты - чаще всего имеют многослойную структуру - т.е. это по существу КОМПОЗИТЫ из слоев:

ортотропный диэлектрик и токопроводящие слои , бывают и иные конструкции = таким образом у нас есть пластина, имеющая СЛОЖНУЮ композитную структуру состоящую из нескольких слоев - имеющих ортотропную и изотропную характеристики = как следствие "СЛОЖНУЮ ПРОСТРАНСТВЕННУЮ" жесткость - поясняю:

 

на пример - у Вас ИЗОТРОПНАЯ пластина - Вы её нагрузили равномерным давлением и получили максимальный прогиб в центре + "симметричные" реакции на границах или в местах закрепления (конечно предполагаем что пластина имеет симметричные граничные условия)

 

но если Вы таких же размеров имеете пластину из композита, то увы.. картина будет совсем иной - точка максимального прогиба будет скорее всего "где-то", но не в центре... то же самое будет с реакциями на границах и так далее...

т.е. не смотря на равномерную нагрузку и симметричные условия - у Вас распределение деформаций и напряжений будет несимметричным

 

Таким образом и колебания такой "композитной" пластины будут совсем иные нежели у пластины из изотропного материала.

 

Т.е. нужно понимать, что даже если Вашу конструкцию можно описать линейной теорией малых колебаний, то "не рекомендуется" задавать свойства платы каким-то "приведенными или усредненными", так как попытка считать материал платы гомогенным - скорее всего это приведет к неверным результатам.

 

Многослойные платы , имеющие порой сильную ортотропию - по существу являются композитами, которые имеют свойство модулировать движение по амплитудам, частотам и фазам.... - что так же нужно учитывать при расчетах, если Вы рискнули применять теорию малых линейных колебаний.

 

* термины амплитуды, частоты и фазы - в данном контексте следует понимать как "мгновенные" значения / характеристики колебания, так как если исследуемая система не линейна, амплитуды, частоты и фазы колебаний - не будут постоянными, а ГЛАВНОЕ - они будут взаимозависимыми!

 

для информации: одно из основных свойств ЛИНЕНЙНЫХ систем - это независимость амплитуды, частоты и фазы колебаний друг от друга!

 

 

 

 

Если требуется РЕАЛЬНЫЙ прочностной расчет, то нужно создавать математическую модель и решать задачу путем прямого интегрирования уравнений динамики, с учетом геометрической и если нужно физической нелинейностей.

 

Но к сожалению, в России - этот путь редко кто использует, поскольку реальные расчеты мало кому интересны, к тому же эта работа требующая квалификации расчетчика, наличия весьма серьезных вычислительных средств, времени, достоверных данных по свойствам материалов, к тому же это путь решения задач прочности - на сколько мне известно - нигде не "рекомендуется" в нормативах.

 

Когда говорят о прочностных расчетах, как правило (к сожалению) почти все сразу "кивают" на теорию ЛИНЕЙНЫХ МАЛЫХ колебаний...., тем более что ОНА - "прописана" во многих нормативах.... ну и большинство просто ничего иного не знают... точнее ничего иного просто не слышали - поскольку ИНОМУ мало где учат.

К сожалению, чаще всего используется спектральный анализ - что рекомендуется почти во всех нормативных документах, или реже решают задачу линейной динамики путем разложения решения по собственным частотам

 

Далее, я постараюсь максимально подробно объяснить все "недостатки" частотного анализа и в частности спектрального анализа.

 

 

 

 

Нагрузки для спектрального анализа:

 

к сожалению, почти никогда проектировщики и конструкторы не знают:

- Какие именно нагрузки будут воздействовать на проектируемую конструкцию?

 

Чаще всего, так называемые "нагрузки" берут из нормативных документов, написанных бог знает когда и бог знает кем... - естественно значения там "от балды" - типа "средняя температура по больнице".....

 

Единственно, что "успокаивает и привлекает" проектировщиков и конструкторов - что данные нагрузки "сертифицированы" и за них не придется отвечать.

 

Почти всегда, нагрузки даются в виде амплитудного спектра , чаще всего спектр ускорений: зависимость ускорения от частоты.

 

Такого рода спектр получают из записей экспериментов путем преобразования данных из временного диапазона в частотный - с помощью преобразования Фурье на основании каких-то критериев полноты данного спектра.

 

При таком преобразовании чаще всего фазовый спектр "теряется".. и больше о нем никто никогда не вспоминает... - а зря...

 

Ну и далее "предлагается" выполнять спектральный анализ - так как это быстрый дешевый способ "решить" задачи динамики - что конечно же почти никогда неверно .

 

 

 

 

Резонансные частоты - о которых так часто пишут и говорят....

 

Резонансные частоты - они "постоянны" лишь для линейной теории МАЛЫХ колебаний, т.е. если исследуемая Вами конструкция нелинейна, то в лучшем случае линейный анализ даст Вам ПРИМЕРНОЕ "начальное" значение собственных частот.

 

Но далее, в процессе нелинейных колебаний, у Вашей нелинейной системы "мгновенные" частоты будут меняться в зависимости от амплитуды колебания, параметров воздействия нагрузки и пр... - в каких-то диапазонах частоты....?!

 

Кроме того, что бы решить линейную систему дифференциальных уравнений - для определения собственных частот - необходимо иметь ПОСТОЯННЫЕ граничные условия, что практически невыполнимо, так как любая плата крепится к чему-то с помощью болтов, заклепок и пр. - т.е. там нет "жестких/постоянных" граничных условий - там контакты - которые невозможно в принципе учесть при решении линейной системы уравнений, поскольку контакты - это "односторонние - переменные" граничные условия, переменные в том числе и по "жесткости" - по площади контактов.

 

Кроме того, контакты - это всегда трение, а значит это диссипация энергии = что для колебаний это означает потерю энергии на тепло при трении и переменность фазы колебаний - что опять же недопустимо для теории линейных колебаний - так как данный факт - противоречит требованию консервативности ЛИНЕЙНОЙ системы.

 

Контакты - если говорить о колебаниях в общем - они ведь являются модуляторами амплитуды, частоты, фазы колебаний - т.е. порой существенно изменяют параметры движения.

 

 

 

Почти все платы - имеют нелинейную зависимость деформаций\перемещений от нагрузок, тем более от нагрузок перпендикулярно нормали к плате

т.е. почти никогда нельзя правильно описать деформацию / движение платы с помощью ЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ МАЛЫХ КОЛЕБАНИЙ.

 

Даже если плата "толстая, жесткая" и потому её движение можно описать теорией линейных малых колебаний, то задание нагрузки в виде спектр амплитуд - то это полная ерунда, так как он Вам ничего не даст, поскольку он получен путем преобразования Фурье - когда Вы по каким-то соображениям ограничиваете разложение реального воздействия на N-частот....

 

т.е. как минимум нужен еще спектр частот, что бы путем обратного преобразования Фурье - получить "нечто" похожее на первоначальное динамическое воздействие во временной области....

 

но повторяю еще раз - это теория линейных малых колебаний - она как правило не подходит для описания реальных вибрационных воздействий - там иные - на порядки большие амплитуды колебаний, а значит эти колебания уже должны описываться нелинейными уравнения движения.

 

 

 

Предположим, что Ваша конструкция может в какой-то мере быть описана теорией малых линейных деформаций, Вы можете определить параметры движения , но Вы не можете определить величины напряжений, так как при создании ЛИНЕЙНОЙ математической модели, нет возможности моделировать контакты между элементами Вашей модели.

 

т.е. Вы не сможете получить правильное распределение напряжений в конструкции узлов сопряжения.

 

 

проще говоря, когда Вы используете спектральный анализ, Вы должны озадачиться следующим:

 

убедиться что Ваша физическая модель соответствует требования ЛИНЕЙНОСТИ!

 

*** в том числе и после того, как Вы "склеите" Ваши кусочки модели в "монолит", или это как-то сделает за Вас программа

 

*** кстати, хорошо бы разобраться - как это будет делать сама программа.... потому что она же все же просто программа.... кем-то написанный алгоритм действий, который естественно не может быть универсальным

 

 

Далее, ЕСЛИ Вы используете спектральный анализ, то Вы должны ПОНИМАТЬ - что ЭТО - просто ТУПОЕ СУММИРОВАНИЕ по всем частотам - что в переводе на простой язык означает следующее:

Вы получаете "верхнюю" оценку, которая многократно превышает РЕАЛЬНЫЕ значения!

 

Следующее:

используя спектральный анализ в модели (имеющей контакты), где Вы и/или Ваша программа склеивает кусочки в единое целое, НЕЛЬЗЯ говорить о получении достоверных напряжений в принципе, по двум причинам:

 

1. из-за "тупого суммирования" по всем частотам

2. из-за того что невозможно учесть контакты

 

Таким образом, спектральный анализ может давать Вам лишь "верхнюю" - очень завышенную оценку по перемещения, скоростям, ускорениям, ПРИ УСЛОВИИ что Ваше конструкция отвечает ВСЕМ требованиям линейности!

 

 

ну и последнее, с учетом выше написанного, сравнивать результаты эксперимента по любому искомому параметру с результатами "расчетов" с применением спектрального метода - глупость невероятная, по следующим причинам:

 

а)выполняя спектральный анализ, в лучшем случае Вы получаете "верхнюю" - очень завышенную оценку по перемещения, скоростям, ускорениям, а не какое-то - более-менее достоверное значение!

*** т.е. "расчетные" значения по перемещения, скоростям, ускорениям ОДНОЗНАЧНО будут выше экспериментальных

 

б) совершенно не понятно, каким образом будет моделироваться требуемая полигармоническая нагрузка - т.е. как её эту нагрузку чисто физически смогут реализовать на стенде?

*** даже если предположить что у Вас будут спектра по частотам и амплитудам - т.е. Вы сможете провести обратное преобразование Фурье.

 

 

можно еще задать много вопросов по характеристикам демпфирования - но не буду этого делать, так как очевидно - что узаконенная ерунда в нормативных документах, написанных много десятилетий назад - приводит к "комичной" ситуации в настоящее время!

 

 

 

 

...чуть-чуть про эксперименты:

 

Как чисто физически Вы сможете смоделировать полигармоническую нагрузку на стенде?

 

*** полигармоническая нагрузка - это несколько гармонических нагрузок одновременно действующих на конструкцию, но каждая из них начиная со второй имеет собственное значение сдвига, относительно нулевой точки отсчета по времени.

 

я много раз спрашивал у разных инженеров-экспериментаторов разных НИИ - Как это можно сделать чисто физически?

 

*** тем более что они почти никогда не знаю частотный спектр!!

 

- что автоматически означает, что они не могут выполнить обратное преобразование Фурье и не могут получить ПРАВИЛЬНУЮ полигармоническую нагрузку!

т.е. чаще всего экспериментаторы просто не знают ЧТО собственно нужно прикладывать в качестве нагрузки ?!

 

 

т.е. не зная фазы смещения по частотам, непонятно КАК "сопрягать" отдельные гармоники, что бы в результате получить нечто похожее на требуемую полигармоническую нагрузку!

 

никто, ни разу ничего внятного мне на этот простой вопрос не ответил.....

 

почти всегда "ответы" были примерно такие:

... ну у нас же все сертифицировано... и методики и оборудование..

... ну чего нам заморачиваться?....

 

 

 

Если вдруг кому-то будут нужны РЕАЛЬНЫЕ расчеты, то возможны три варианта:

 

1) Вам нужно создать "адекватную" мат.модель (упрощенную с точки зрения детализации) и получить параметры движения интересующих Вас электронных компонентов, и используя эти результаты - изучать их влияние на прочность компонентов

 

2) на "упрощенной" мат.модели, создавать отдельные кусочки с достаточной степенью детализации и изучать прочность конкретных элементов

 

3) Создать полномасштабную модель, учитывающую все детали, с высокой степенью детализации - такой путь он в значительной мере оправдан, но лишь в том случае, если инженер знает большую часть "особенностей" проектируемой конструкции, т.е. этот путь целесообразен лишь после того, как будет создана и отлажена более простая математическая модель - см. п.1,2

 

 

но для начала нужно написать критерии прочности для каждого элемента - что само по себе уже весьма не просто

*** производители электронных компонентов (в том числе и иностранные производители) стараются не давать никакой конкретной информации о своей продукции, отчасти потому что многие сами толком не знают ничего о свойствах выпускаемой ими продукции, а отчасти что РЕАЛЬНЫЕ характеристики выпускаемой продукции не соответствуют декларируемым .....

 

 

 

 

ну и последнее, если перед Вам стоит задача о проведении прочностных расчетов, то следует понять:

либо речь идет о РЕАЛЬНОМ расчете,

либо речь идет о "соответствии" Вашей продукции нормативным документам...., где "говорится" о прочностных расчетах.

 

*** соответствие продукции нормативным документам - никоим образом не гарантирует прочности!

 

 

- извиняюсь если что-то , где-то повторил... все же вечер... устал....

надеюсь что выше написанное будет кому-то полезно

Изменено 3 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

еще чуть-чуть добавлю, так как этот вопрос уже 4 человека задавали в личке:

 

вопрос не столько прочности пайки, сколько "однородности" сплава припоя после пластических деформаций

 

наверно многие знают, что большая часть сплавов для пайки имеет весьма низкий предел упругости и далее эти сплавы легко "текут" - т.е. если представить одноосную диаграмму напряжение-деформация - то участка упрочнения почти нет - т.е. после достижения предела упругости - материал припоя течет даже при небольшом увеличении напряжения..... - следствием изменения кристаллический структуры сплава в частности могут быть изменение линий тока, повышенная вероятность коррозии и так далее...

 

*** честно говоря я тут не специалист - все последствия изменения свойств припоев - лучше могут назвать технологи и конструктора

 

 

так вот, весьма часто - после испытаний - внешне вполне "целые" изделия начинают "капризничать"....

 

чаще всего - причины ищут в электронных компонентах, которые после экспериментов перестали работать "нормально".

 

но на самом деле, причины могут быть совсем иные....

 

и не только из-за изменения свойств припоя

 

не так давно, мне пришлось решать задачу о "плотности" контактов в разъемах - казалось бы весьма простая и понятная конструкция, что там такого может быть сложного или необычного....?

 

 

но тем не менее, после экспериментов - как мне на первой беседе объяснили конструктора - "надежность стала на много ниже".... ну и так далее....

 

так вот, после того как эксперимент был смоделирован, оказалось что очень небольшая часть - можно сказать крохотная часть сечения одной детали отвечающий за усилие прижатия - "ушла в пластику" - т.е. там образовались две зоны пластической деформации, которые к несчастью, по мере увеличение кол-ва нагружений - увеличивались и довольно быстро....

 

внешне - сама деталь выглядела целой и неповрежденной..., но усилие прижима - которое она создавала было примерно на 40% ниже требуемого - что явилось причиной "снижения надежности".

 

Конечно , расчеты на гармонические воздействия - т.е. малоцикловую усталость я не выполнял - по многим причинам, но уже то - что был найдены два места с пластической деформацией - позволило изменить геометрические размеры этой детали в требуемых места и пластические деформации в последующих экспериментах не наблюдались.

 

 

Пожалуйста, все вопросы по тепловым режимам адресуйте не мне в личку, а моему сыну - так как я решаю лишь задачи прочности и термопрочности

Изменено 3 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

задавали вопрос два человека:

информация по разрушению плат, особенно в месте крепления:

 

в принципе разрешение моделировать можно, вопрос лишь в необходимости этого?

 

в точности описания критериев деламинации - расслоения платы, и уже после этого разрушения каждого из слоев или групп слоев в отдельности...

 

дело в том, что какой-то "признанной" УНИВЕРСАЛЬНОЙ теории деламинации и критериев разрушения композитов - для ЛЮБЫХ видов композитов - в общем-то пока нет

 

т.е. предлагается несколько критериев/теорий, которые в той или иной мере - т.е. более-менее достоверно описывают поведение композитов....

 

в тех случаях, когда требуется "очень точное" решение - проводятся специальные исследования и разработки - с целью написания специальных уравнений состояний и критериев разрушения - уже под конкретный композит и под конкретные нагрузки

 

но такие работы и исследования - довольно дороги и их могут себе позволить лишь крупные корпорации или какие-то высокотехнологичные проекты.... - типа ракетостроения, авиастроения и пр...

при чем - как правило - такие исследования - это не разовые работы, а постоянные...

 

что касается "обычных" прочностных расчетов для композитов, то как правило интересуют ОЦЕНОЧНЫЕ расчеты, которые бы более-менее достоверно гарантировали работу композитов в упругой зоне, т.е. обычно вопрос ставится так:

Нам нужно что бы деламинация и разрушение слоев - не имели бы места при данных нагрузках.

 

 

тем не менее, есть довольно много публикаций и статей, касающихся численного моделирования разрушения именно мест/областей контактов плат к болтами, заклепками пр. "крепежем"- поскольку именно там как правило возникают наибольшие напряжения

 

в интересующих областях - чаще всего это отверстия в области кромок плат - делают сетку 3-х мерных конечных элементов - т.е. проще говоря делают в несколько раз большую детализацию в остальной части платы, при этом используют не "толстые" оболочечные конечные элементы, а "солиды" - в общем-то получают более точное численное решение.

 

 

 

добавлю чуть-чуть - деламинация может произойти сразу, а может произойти "несколько позже" если на пример на конструкцию воздействуют знакопеременные нагрузки - чаще всего вибрации

 

ЭТО смоделировать весьма не просто, так как мало того что как я уже написал выше - "точной" теории касающейся механики разрушения композитов пока еще нет, но тут нужно учитывать кроме малоцикловой усталости еще и ползучесть, которая в свою очередь может зависеть от зависит от частоты и амплитуды воздействующей нагрузки

 

т.е. мало того что нужно "придумать" математическое описание всех эти взаимосвязанных эффектов, так еще нужно иметь к этим зависимостям - достоверные данные по физическим свойствам материалов....

 

так что такого рода расчеты из категории СЛОЖНЕЙШИХ и они выполняются лишь для очень "дорогих и продолжительных" проектов.

 

 

Но "простое решение" для таких задач все же есть: ЭКСПЕРИМЕНТЫ!

если провести серию экспериментов - то можно получить полезную информацию о "предельных" амплитудах и частотах, при которых происходит разрушение

 

а далее - строим "огибающую" (линию или поверхность...) в зависимости от кол-ва параметров и вводим к-т незнания - он же к-т запаса

 

таким образом мы как бы "исключаем" саму возможность деламинации, путем осознанного занижения допустимых параметров воздействия - основываясь на экспериментальных данных.

 

 

 

 

Вопрос по планированию и проведению экспериментов - спрашивали уже 5 человек:

 

я не занимаюсь разработкой методик проведения экспериментов, так как это совершенно другая специальность - в университете мне прочитали один семестр курс планирования экспериментов и обработки результатов, но этим я никогда не занимался лично, хотя результатами экспериментов пользуюсь постоянно.

 

однако, помощь в разработке методик экспериментов - я все же оказать могу, поскольку многие натурные эксперименты можно численно смоделировать, таким образом можно дать количественную и качественную оценку регестрируемым параметрам - т.е. Где , что и в каких диапазонах измерять?

 

 

 

Вопрос по виброакустике и акустике - спрашивал 1 человек, но м.б. кого-то эта тематика тоже интересует:

нет - я этой тематикой не занимался - т.е. никогда таких задач не решал, но с удовольствием бы занялся изучением этой тематики, если бы кому-то такие расчеты были бы нужны постоянно

к сожалению, в России всем нужны расчеты разовые - шабашки... , странно что многие люди не понимают простой вещи:

разовые работы - они же шабашки не подразумевают качества выполняемых работ.

качественная работа - она возможно лишь при постоянной работе, взаимопонимании, отлаженной технологии обмена информацией и пр...

Изменено 3 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Интересный вопрос задали по достоверности численного моделирования - в смысле прочности заклепок:

 

Что бы получить более-менее достоверные результаты прочностных расчетов заклепок, нужно сделать следующее:

 

смоделировать сам процесс установки заклепки - т.е. из "заготовки" заклепки - получить её "финальное" состояние - которые собственно и будет использоваться в дальнейших расчетах уже полной конструкции

 

 

т.е. нужно задать исходные данные по материалам заклепки, считая заклепку "изотропной" и не имеющую никаких остаточных деформаций

далее нужно провести расчет и получить "деформированную" форму заклепки, и именно её уже использовать в дальнейших расчетах по всей конструкции, при чем обязательно импортировать напряженно-деформированное состояние (в виде тензоров напряжений и деформаций) из "процесса установки заклепки"

 

таким образом, при расчетах всей конструкции - материал заклепок уже не будет изотропным (у него будет деформационная анизотропия), но главное - остаточные напряжения и остаточные деформации заклепок будут учтены в общей расчетной модели конструкции

 

 

 

вопрос по армированным резиновым амортизаторам:

 

да - такие амортизаторы можно моделировать, в общем-то это не экзотика,

однако нужно уточнять - ЧЕМ АРМИРУЕТСЯ резина?

 

т.е. для разного рода армирования, как в смысле материала армирования, так и в смысле "плотности" армирования - существуют разные технологии создания математических моделей....

 

некоторые технологии позволяют моделировать "в лоб" - в явном виде армирование

а некоторые подразумевают "размазывание" "армирования" по площади/объему...

 

применение этих технологий создания математических моделей так же зависит и от характеристик резин

 

 

 

дополнительный вопрос - о возможности "интегрального" представления амортизаторов в общей математической модели:

 

теоретически, "интегральное" представление амортизаторов в общей математической модели возможно, допустимо и выгодно,

ОДНАКО в каждом случае этот вопрос требует изучения и обсуждения, в зависимости от постановки задачи, степени детализации и пр...

 

Что же касается именно армированных амортизаторов, то увы - чаще всего "интегральное" представление амортизаторов в общей математической модели недопустимо, поскольку армирование амортизатора чаще всего не симметричное, многослойное и пр... - т.е. как-то "обобщить" его поведение в случае произвольной нагрузки мне лично непонятно... - полагаю что заменить пространственный армированный амортизатор - каким-то "простым" элементом не получится вообще.

 

--------------------------------

 

дополнительный вопрос - Где взять свойства резин?

ответ простой - эксперименты!

такие эксперименты делают быстро и дешево даже в России.

обработка экспериментов тоже не сложная

 

если резина несжимаемая - то достаточно трех видов экспериментов:

сжатие

растяжение

сдвиг

 

желательно еще два вида испытаний:

плоская (2-х мерная) деформация

эксперимент по объемной деформации

 

 

 

если резина сжимаемая - т.е. это что-то типа вспененной резины- то обязательно нужно проводить сл эксперименты:

сжатие

растяжение

сдвиг

эксперимент по объемной деформации ОБЯЗАТЕЛЬНО

желательно - плоская (2-х мерная) деформация

 

 

 

Уважаемые коллеги,

 

я пишу информацию по задаваемым вопросам лишь с разрешения авторов этих вопрос, так как вопросы уже повторяются в той или иной мере и форме - вот я и пытаюсь сократить время на ответы по вопросам.

 

некоторые инженеры не соглашаются на публикацию их вопросов и моих ответов им - чего я конечно и не делаю.

 

на самом деле, я не ожидал что будет так много интересующихся этой тематикой ...

 

 

-----------------------------------------------------------------------------

 

Вопрос: Оптические , точнее оптико электронные системы?

 

да, такие устройства приходилось расчитывать, но только для иностранных компаний.

 

два вида продукции:

1. ночные и тепловизионные прицелы

2. оптические системы для спутников гражданского назначения

 

 

расчеты для прицелов - более-менее "простые"

 

расчеты для оптических систем для спутников - очень сложные

 

 

кстати, я сам охотник и уже 9-ый год мучаюсь с ночным прицелом российского производства - это такое "чудо мысли"... достаточно сказать что его у меня с карабина уже 7 раз срезало... а весит энтот "девайс" между прочим почти 1,5 кг, учитывая что карабин у меня дает 5800 Дж - это очень опасно для человека - в данном случае для меня

 

я почти всем фирмам - которые в России энти девайсы (ночные и тепловизионные прицелы) проектируют и производят - предлагал:

Давайте я Вам все посчитаю?

Ну сколько же можно от балды клепать...?

не... не хотят...

т.е. производимые в России оптические и оптико-электронные приборы вообще никто не расчитывает на весьма серьезные нагрузки!

*** даже оптическое оборудование для спутников - и то не считают!

российские заводы производящие оптические устройства, в том числе для военных изделий - ограничиваются лишь испытаниями, при чем испытания проводятся на самом примитивном уровне - типа двоичного исчисления: сломалось или не сломалось.

Изменено 4 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

более 10 вопросов было задано по конкретным электронным компонентам:

 

"универсального" ответа дать не могу, ибо с каждым электронным компонентом нужно разбираться отдельно - т.е. нужно брать физика, технолога, конструктора и расчетчика - составлять список интересующих вопросов....

желательно сначала разбираться с технологией производства....

 

в общем эта серьезная, длительная - точнее постоянная работа для группы квалифицированных инженеров + нужно разное экспериментальное оборудование....

 

[yes 8]

ну и чтоб пример привести - например электромеханические компоненты - кварцы, мемсы и т.д. плохо работают в условиях вибрации.

 

возможно - проще это испытать. конторы для этого существуют, но не скажу адресов - видел только результаты таких тестов

 

[Valery-m 0]

на самом деле мало кто из серьезных компаний, производящих электронные компоненты публикует свои разработки, тем более промежуточные результаты натурных и численных экспериментов

 

более того, направления работ, и тем более результаты работ стараются хорошо скрывать, поскольку даже указание направления работ - дает очень много конкурентам...

 

то что публикуется - это как правило либо устаревшая информация, либо бесполезная....

бесполезная - в смысле коммерческой ценности

 

увы, но натурные эксперименты (если мы говорим о "хороших" экспериментах) - это почти никогда не проще... , наоборот это как правило дороже, дольше и что самое печальное - это малоинформативно, поскольку кол-во измеряемых параметров, их дискретность, их точность - это очень ограниченная информация....

 

обычно, серьезные компании ведут параллельные работы - т.е. эксперименты - натурные и численные , как бы дополняют друг друга....

 

при чем, когда пишут план экспериментальных работ, методики - сначала этот эксперимент "обсчитывают", делают анализ полученных результатов, с помощью численного моделирования отрабатывают все что можно, с целью сократить кол-во вариантов натурных экспериментов.

 

натурные эксперименты чаще всего являются "точечными" верификаторами математических моделей. - т.е. они точечно - по реперам - подтверждают или опровергают результаты численного моделирования.

 

Что касается публикуемых результатов натурных экспериментов, то обычно эти статьи пишут так, что бы никто не смог чем-либо воспользоваться из результатов этих экспериментов .... = как говорится "ничего личного" - все только коммерческое = методики экспериментов, калибровка оборудования, перечень оборудования и пр... - все это время = т.е. деньги, при чем деньги и время весьма не малые = так что никто бесплатно такую информацию дарить никому не будет

 

т.е. не понимая существа методики (постановки) натурного эксперимента, не понимая условий проведения натурного эксперимента - понять и оценить публикуемую информацию почти невозможно...

Изменено 4 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

Вопрос о "характерном" времени решения - задавали 4 человека:

 

Немного поясню что именно спрашивали:

 

Сколько именно времени нужно решать динамическую задачу о воздействии гармонической нагрузки, что бы получить более-менее "полную" информацию о поведении конструкции при данной нагрузке - т.е. получить количественную оценку величин перемещений, скоростей, ускорений, напряжений....?

 

 

сразу - "интуитивно" на такой вопрос не ответить, нужно изучать свойства конкретной конструкции.

 

Общее время решения обычно состоит из двух частей:

 

1. время на "плавную раскачку" конструкции до "условно стационарного режима" колебаний - нагрузки (по амплитудам) возрастают от "нуля" до заданной величины по гиперболическому (или любая аналогичная зависимость) закону, когда первая производная на "нуле" и на времени окончания начального этапа разгонки = равна нулю!

 

2. время "условно стационарного режима" колебаний - что бы получить "достаточно" информации о колебании конструкции

 

в данном случае - для решения используется динамическая модель , позволяющая учитывать геометрическую и физическую нелинейности.

 

 

 

НО - для начала - постараться "представить" данную конструкцию в простейшем виде и попытаться создать ЛИНЕЙНУЮ математическую модель, которая ОЧЕНЬ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО будет описывать поведение данной конструкции при малых линейных колебаниях

 

*** отмечу, что далеко не всегда можно в принципе создать такую ЛИНЕЙНУЮ математическую модель, бывают задачи - где это сделать невозможно в принципе - и таких задач к сожалению не мало...

 

ЛИНЕЙНАЯ математическая модель - не учитывает геометрическую и физическую нелинейности, не описывает контакты и пр... - обычно - такую модель создают путем "склейки" в единое целое наиболее жестких и массивных деталей, с единственной целью:

получить ЛИНЕЙНОЙ математическую модель, которая была бы похожа на реальную конструкцию, с точки зрения распределения масс и жесткостей - что бы вычислить собственные частоты - т.е. перемещения, скорости, ускорения.

*** созданная ЛИНЕЙНАЯ математическая модель - ни в коем случае не годится для получения напряжений!!!

 

 

Эту ЛИНЕЙНУЮ математическую модель - использовать для вычисления собственных значений, которые ВОЗМОЖНО будут близки к "мгновенным" значениям собственных частот хотя бы на начальном этапе колебаний.

 

Эти значения собственных частот нужно попытаться использовать, что бы спрогнозировать время, которое нужно для того, что бы "плавно раскачать" конструкцию до "условно стационарного режима" колебаний - которые собственно и являются целью расчетов.

т.е. на основании значений собственных частот можно дать прогноз - сколько времени потребуется на "плавную раскачку" конструкции

 

 

Далее, решаем задачу об "условно стационарном" режиме колебаний.

 

Обычно, достаточно несколько десятков "колебаний", что бы иметь возможность провести анализ искомых параметров = перемещений, скоростей, ускорений, напряжений, которые будут меняться по времени решения (движения математической модели).

 

 

 

Дополнительный вопрос: Зачем нужно время на "плавную раскачку" конструкции до "условно стационарного режима" колебаний ?

 

Ответ:

это время желательно почти всегда, так как если Вы "вдруг" приложите Вашу нагрузку к математической модели, то Вы легко можете получить "очень большие" ускорения и соответственно "очень большие" значения параметров движения и напряжений.

 

... хуже того, возможно Вы даже получите "разрушение" конструкции - хотя в реальности никакого разрушения не будет..., возможно даже не будет пластических деформаций....

 

а поскольку почти никогда не известен характер "разгона" нагрузок/колебаний, мне кажется будет правильным предположить что рост значений по амплитуде нагрузок был плавным...

 

т.е. задавая "плавную раскачку", мы как бы предполагаем "больших/нефизичных" отсутствие "скачков" ускорений на начальном этапе - что как мне кажется вполне разумно...

Изменено 5 ноября, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

РАСЧЕТ РЕЗИНОВОГО АМОРТИЗАТОРА ВР-201

 

Это МОДЕЛЬНАЯ задача, решена с целью пояснения необходимости использования "реальных" моделей гиперупругих материалов при расчете конструкций из резиноподобных (гиперупругих) материалов.

 

Часть № 1

 

Ссылка для скачивания файла:

http://fayloobmennik.cloud/7159133

Изменено 17 декабря, 2017 пользователем Valery-m

[Valery-m 0]

РАСЧЕТ РЕЗИНОВОГО АМОРТИЗАТОРА ВР-201 (Часть № 2)

http://fayloobmennik.cloud/7159207

[Valery-m 0]

РАСЧЕТ РЕЗИНОВОГО АМОРТИЗАТОРА ВР-201 (Часть № 3)

http://fayloobmennik.cloud/7159492