При обработки конструкций радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), ее составных частей и деталей радиоконструктору необходимо оценить качество принятых конструкторско–технологических решений для выбора оптимального варианта или определения степени соответствия требованиям технического задания (ТЗ).
В процессе эксплуатации на несущие элементы конструкции РЭА, электроэлементы и узлы действуют различные механические силы. На стационарную РЭА действует, в основном, сила тяжести самой конструкции и ее составных частей. Аппаратура, устанавливаемая на подвижных объектах, а также стационарная РЭА во время транспортировки подвергается внешним механическим воздействиям : вибрациям (периодическим колебаниям) или ударам (кратковременно действующим силам).
В ТЗ на конструирование РЭА, как правило, регламентируется следующие параметры механических воздействий :
линейное ускорение а, м/c2, или перегрузка rп, g;
частота вибраций f, Гц, или полоса частот Δf, Гц ;
амплитуда вибраций А, мм ;
продолжительность вибраций Т, ч ;
длительность ударного импульса tи, мс ;
частота ударов в минуту ,υ ;
число ударов N.
Цель расчетов статистической, вибро– и ударопрочности конструкций – определить параметры механических напряжений в конструкциях РЭА в наихудших условиях и сопоставить их с предельно допустимыми.
Если из расчета выяснится, что прочность конструкции РЭА недостаточна, то конструктор принимает решение о вводе добавочных элементов крепления, ребер жесткости, отбортовок и других упрочняющих элементов или о применении для конструкций материалов с лучшими прочностными или демпфирующими свойствами.
Теория сопротивления материалов является основой для оценки статистической прочности конструкций РЭА.
Точная методика для расчета вибрационной и ударной прочности конструкций пока недостаточно разработана, поэтому обще принятым инженерным подходом является приведение динамических задач к статическим. При выполнении оценочных прочностных расчетов студенту следует придерживаться методики, содержащей несколько этапов :
1) выбор расчетных моделей конструкций РЭА и ее элементов ;
2) определение нагрузок, испытываемых элементами конструкций : напряжений, растяжений σр, смятия σсм, среза tср ;
3) расчет допускаемых значений прочности элементов конструкций – напряжений растяжения [σ ]р, смятия [σ ]см, среза [ t ]ср ;
4) сравнение расчетных показателей прочности с допускаемыми.
При оценочном расчете деталей конструкций на прочность принято считать, ели расчетные напряжения σ и t в опастных сечениях не превышают допустимых, то прочность конструкции соответствует требованиям ТЗ. Следовательно, условие обеспечение прочности выражается зависимостями :
σ ≤ [ σ ] или t ≤ [ t ]
В проектных расчетах параметры конструкций а
или внешних воздействий φ, обеспечивающие требования прочности, определяются из соотношений :
а = f ([ σ ], [ t ]); Р = φ ([ σ ], [ t ]).
При расчете прочности конструкцию РЭА условно заменяют эквивалентной расчетной схемой, для которой известно аналитическое выражение основных колебаний f0. Основное условие замены состоит в том, чтобы расчетная схема наилучшим способом соответствовала реальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы.
Наиболее часто применяются два вида моделей – балочное и пластинчатые.
К балочным моделям следует приводить элементы конструкций призматической формы, высота (толщена) которых мала по сравнению с длиной. Концы жестко защемлены, оперты или свободны.
К жесткому замещению приравнивают сварку, пайку и приклеивание, к опоре – винтовое закрепление.
В нижеприведенных формулах приведены виды и схемы балок при различных нагрузках и соответствующие им расчетные соотношения для определения максимального прогиба zmax, м ; максимального изгибающего момента Мизг, Н·м и частоты собственных колебаний f0 Гц.Здесь e – модуль упругости материала, Па ; I – момент инерции, м4 ; l – длина, м ; М и m – масса блоков и балки, кг ; Р – сила, Н.
Другие публикации
Спутниковые системы навигации
Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В
тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли,
американские учёные во главе с ...
Структурированные компьютерные сети
Компьютерной сетью называют совокупность узлов
(компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность
информационного взаимодействия друг с другом с п ...