先進(jìn)電子技術(shù)對電子設(shè)備的性能要求日益增長,傳統(tǒng)的電子設(shè)備設(shè)計方法已不能夠滿足當(dāng)前電子設(shè)備中的高密度、高性能、高可靠性的要求。為了從整體性能上設(shè)計最優(yōu)電子設(shè)備,除了保證主要電參數(shù)性能之外,還需要對散熱、振動等可靠性進(jìn)行分析,即充分考慮電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)位移場、溫度場、電磁場、流場等。結(jié)構(gòu)位移場在電子設(shè)備的性能分析中起著至關(guān)重要的作用,一方面結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性在電子設(shè)備的設(shè)計中很重要,為了設(shè)計高可靠性和穩(wěn)定性的電子設(shè)備,有必要了解它們在當(dāng)前設(shè)計中的不穩(wěn)定性;另一方面,在外部載荷作用下,電子設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生變形,導(dǎo)致電磁場的邊界條件改變,進(jìn)而影響電性能的實現(xiàn)。采用仿真技術(shù)對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性和位移場進(jìn)行預(yù)先分析,是一種經(jīng)濟(jì)而有效的手段。因此,需要開發(fā)用于電子設(shè)備的CAD/CAE集成的動力學(xué)分析快速設(shè)計系統(tǒng)。本文開發(fā)了一款用于電子設(shè)備動力學(xué)分析的軟件-MCS,為電子設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性和位移場的預(yù)先分析提供了有效的仿真工具。論文以CAD/CAE集成設(shè)計環(huán)境技術(shù)、準(zhǔn)確快速的振動分析求解技術(shù)、精確高效的流場求解技術(shù)、流固耦合技術(shù)為重點研究內(nèi)容,主要工作包括以下幾個方面:1、開發(fā)了基于有限元方法的三維動力... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

多場耦合關(guān)系圖

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文18圖2-1MCS軟件架構(gòu)塊，它提供了強(qiáng)大的實體建模前端以及圖形顯示和計算后處理功能。設(shè)計人員可以基于快速建模和參數(shù)化建模自由快速的在線重新設(shè)計產(chǎn)品，這可以使接觸設(shè)置、材料和邊界條件等CAE特征保持不變。基于改進(jìn)的隱式重啟Lanczos迭代方法開發(fā)的自由振動分析模擬器（FreeVibrationAnalysisSimulator，簡稱FVAS）是MCS軟件中的模擬器之一。該方法使用了三層預(yù)處理子，并具有高計算效率和低內(nèi)存需求的優(yōu)勢。為了提高計算精度，同時還考慮了電子設(shè)備各部件之間的綁定接觸�；谡裥童B加法的隨機(jī)振動分析模擬器（RandomVibrationAnalysisSimulator，簡稱RVAS）也被應(yīng)用于MCS軟件。在該方法中，可以大大減少計算量的PEM取代了CQC方法。最后，基于DG方法的流場模擬器（FlowFieldAnalysisSimulator，簡稱FFAS）用來分析結(jié)構(gòu)的氣動力。曲網(wǎng)格方法代替了傳統(tǒng)的直網(wǎng)格方法，使得精度更高。設(shè)計人員可以使用MCS軟件對電子設(shè)備部件和整體進(jìn)行建模和仿真，包括實體建模，動力學(xué)仿真和后處理。所有模塊之間的數(shù)據(jù)交換都是自動的。MDE和所有模擬器都是用MicrosoftVisualC++2010編寫的。目前開發(fā)的有Windows7和Windows10版本，軟件界面如圖2-2所示。在圖2-2所示主界面中，標(biāo)出了16個小模塊。由于篇幅限制，這里不再詳細(xì)介紹，僅簡要介紹下各模塊的信息和功能：（1）主菜單，進(jìn)入主界面、三維視圖顯示以及基本操作、實體建模的入口；（2）編輯按鈕；（3）項目管理樹，包括模型、計算設(shè)置、后處理顯示；（4）接觸設(shè)置；（5）求解設(shè)置，包括網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置、計算參數(shù)設(shè)置；（6）計算結(jié)果顯示，包括網(wǎng)格、位移分布、頻率、位移曲線；（7）視圖查看窗口；（8）材料設(shè)置；（9）幫助文檔；（10）創(chuàng)建一個新項目；（11）工

第二章振動分析快速重設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)19程路徑；（12）演示算例；（13）視圖操作窗口；（14）參數(shù)表；（15）求解信息；（16）進(jìn)度欄。圖2-2MCS軟件主界面2.3力學(xué)設(shè)計環(huán)境中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)體系MDE的框架是基于MicrosoftVisualC++2010平臺，ACIS，HOOPS和Simmetrix’ModelingSuite開發(fā)的，可以通過“模型-視圖-項目管理樹”模式有效集成[42,216]。它包括三層架構(gòu)：基礎(chǔ)層，功能層和操作層，如圖2-3所示。基礎(chǔ)層包括3-DACIS建模內(nèi)核[217]，Simmetrix’ModelingSuite[218]和可視化HOOPS內(nèi)核[219]。3-DACIS內(nèi)核是Spatial公司開發(fā)的杰出的3-D建模引擎，用于許多商業(yè)軟件包，例如ANSYS[220]。ACIS具有開放式的面向?qū)ο蟮腃++架構(gòu)，可實現(xiàn)強(qiáng)大的高級3-D建模功能[217]。與HOOPS相比，ACIS在幾何建模方面具有很大的優(yōu)勢。相反，HOOPS在可視化操作和人機(jī)交互方面比ACIS具有更大的優(yōu)勢。Simmetrix’ModelingSuite是一組工具包，允許開發(fā)人員實現(xiàn)基于幾何的網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序。這種網(wǎng)格劃分方法具有一個全自動網(wǎng)格劃分生成器，該生成器直接從實體模型中提供面和體的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，其也是以3-DACIS建模內(nèi)核為基礎(chǔ)開發(fā)的。功能層是使用MicrosoftVisualC++2010實現(xiàn)的，它包含三個部分：建模、網(wǎng)格生成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)載電子“機(jī)-電-磁-氣動”多場耦合系統(tǒng)研究方法[J]. 陳竹梅,匡云連,黃帥,王斌.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報. 2019(06)
[2]基于非結(jié)構(gòu)/混合網(wǎng)格模擬黏性流的高階精度DDG/FV混合方法[J]. 邵帥,李明,王年華,張來平.  力學(xué)學(xué)報. 2018(06)
[3]間斷伽遼金方法在可壓縮流數(shù)值模擬中的應(yīng)用研究綜述[J]. 呂宏強(qiáng),張濤,孫強(qiáng),陳建偉,秦望龍.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[4]基于多物理場耦合的電子器件性能分析[J]. 解歡,曾威,劉沖.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(08)
[5]一種適用于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的間斷Galerkin有限元LU-SGS隱式方法[J]. 馬明生,龔小權(quán),鄧有奇,趙輝.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[6]基于投影正交化LANCZOS算法的廣義特征值求解方法[J]. 莫曉聰.  軟件導(dǎo)刊. 2016(04)
[7]基于Lanczos算法的模態(tài)重分析法及其在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 劉丹,王琥,李恩穎,黃觀新.  計算力學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[8]高精度電子裝備機(jī)電耦合研究進(jìn)展[J]. 王國彪,段寶巖,黎明,宋建麗,賴一楠,黃進(jìn),王從思.  中國科學(xué)基金. 2014(04)
[9]機(jī)載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性仿真展望[J]. 焦超鋒.  電子機(jī)械工程. 2014(02)
[10]計算流體力學(xué)中的間斷Galerkin方法述評（英文）[J]. 舒其望.  力學(xué)進(jìn)展. 2013(06)

博士論文
[1]基于等幾何的快速CAD/CAE一體化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和不確定分析方法研究[D]. 丁陳森.湖南大學(xué) 2018
[2]基于邊界面法的CAE與CAD一體化研究[D]. 陸陳俊.湖南大學(xué) 2016
[3]高性能多物理場數(shù)值算法研究及其應(yīng)用[D]. 游檢衛(wèi).東南大學(xué) 2016
[4]基于混合網(wǎng)格的高階精度DG/FV混合算法研究[D]. 李明.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2013
[5]基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)[D]. 李慶.華中科技大學(xué) 2012
[6]空間計算機(jī)結(jié)構(gòu)的動力學(xué)仿真與適應(yīng)性設(shè)計研究[D]. 楊宇軍.西安電子科技大學(xué) 2009
[7]間斷Galerkin有限元方法及其與有限體積混合計算方法研究[D]. 賀立新.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2008

碩士論文
[1]行波管多物理場協(xié)同仿真技術(shù)研究[D]. 呂驕陽.電子科技大學(xué) 2019
[2]基于UG的鑄造CAD/CAE集成技術(shù)及其在冒口優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[D]. 劉東.華中科技大學(xué) 2017
[3]基于Nektar++的spectral/hp型有限元法在流體力學(xué)問題中的數(shù)值模擬[D]. 耿紅鵬.昆明理工大學(xué) 2017
[4]高速列車面向CAD/CAE集成的動力學(xué)性能分析技術(shù)及平臺搭建[D]. 謝星.西南交通大學(xué) 2016
[5]基于ANSYS/LS-DYNA的電子產(chǎn)品跌落仿真研究[D]. 蒲雪.蘭州交通大學(xué) 2016
[6]考慮多失效機(jī)理耦合的電子產(chǎn)品壽命預(yù)測方法研究[D]. 張衛(wèi).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[7]對稱廣義特征值問題的數(shù)值求解算法的研究[D]. 聶永明.南昌大學(xué) 2012
[8]電力電子裝置的多物理場耦合模型及優(yōu)化設(shè)計[D]. 何文志.華南理工大學(xué) 2011
[9]基于混合網(wǎng)格的高階間斷Galerkin/有限體積混合算法的研究[D]. 劉偉.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2010
[10]計算大型稀疏對稱矩陣極端特征值問題的Lanczos型方法[D]. 張亞蕾.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3307699