Презентация на тему Физические процессы в приборах и системах

приборов и систем (ПС) в определяющей степени зависит от

оперативности и качества их разработки, которые, в свою очередь, зависят от уровня применения компьютерных технологий на всех этапах жизненного цикла.
ПС как один из классов промышленной продукции отличаются по сложности реализации, условиям эксплуатации, а также многообразием и сложностью внешних воздействий, что ставит перед их разработчиками задачу удовлетворения зачастую противоречивых требований.

объекте протекают разнородные физические процессы. Отличные по своей природе

физические процессы описываются различными уравнениями математической физики.

параметрами представляются обыкновенными дифференциальными уравнениями, а в цепях с

распределенными параметрами – волновыми уравнениями, тепловые процессы в конструкциях – уравнениями теплопроводности в частных производных второго порядка, а механические процессы колебаний печатных плат – бигармоническими и волновыми уравнениями в частных производных четвертого порядка. С учетом граничных и начальных условий процедуры согласования таких разных моделей в инженерных методиках автоматизированного проектирования, с целью получения на их основе данных, необходимых для решения задач анализа и обеспечения показателей надежности и качества ПС, встречают значительные трудности.

современные ПС включают в себя большое количество комплектующих элементов

(до десятков и сотен тысяч в одном образце ПС), каждый из которых представляет сложный объект, характер протекания физических процессов в которых, в конечном счете, и определяет функциональные и эксплуатационные свойства проектируемого образца ПС.

различных физических процессов, протекающих в приборе при его функционировании.

Под моделью ПС понимается представленное в той или иной форме математическое описание, которое адекватно отражает сущность и характерные свойства рассматриваемого физического процесса, протекающего в схеме и конструкции ПС.

прибора, что должно обеспечить получение с заданной точностью функциональных

и режимных электрических характеристик;
включает в себя эквивалентные схемы ЭРЭ (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, диодов, транзисторов, микросхем и пр.);
учитывает паразитные проводимости, емкости, индуктивности, взаимные индуктивности и другие параметры, отражающие влияние конструкции на протекающие электрические процессы.

связанные с теплообменом под влиянием окружающей среды, тепловыделениями в

ЭРЭ, действием систем охлаждения и термостатирования, что должно обеспечить получение с заданной точностью тепловых характеристик;
учитывает кондуктивные, конвективные и лучистые составляющие теплообмена в ПС.

с появлением механических деформаций и напряжений при механических воздействиях,

что должно обеспечить получение с заданной точностью статических, частотных и динамических механических характеристик;
учитывает распределенность масс ЭРЭ и анизотропность несущих конструкций механических свойств;
учитывает эффект внутреннего трения в материалах конструкции при деформациях;
учитывает жесткость крепления ЭРЭ к печатным платам, шасси и другим несущим конструкциям, а также крепление элементов конструкции друг с другом.

и качества ПС, связанные с технологическими факторами, тепловыми и

механическими воздействиями, процессами старения;
учитывает электрические, механические и тепловые режимы работы ЭРЭ;
учитывает электрические, механические и тепловые режимы элементов конструкции;
учитывает разбросы параметров ЭРЭ и элементов конструкции.

моделирования физических процессов, протекающих в ПС, играет его правильный

порядок. Он определяется, с одной стороны, логикой проектирования ПС, а с другой – взаимосвязью моделей физических процессов между собой.

«алгоритм работы», «схема», «конструкция», «технология» и «эксплуатация» – внутри

системы ПС.
Общесистемным свойством ПС, объединяющим все его подсистемы, является свойство надежности, которое закладывается при проектировании, обеспечивается при производстве и поддерживается во время эксплуатации.

Конструкция ПС с точки зрения надежности представляется как система

протекающих физических процессов (электрических, электромагнитных, тепловых, механических и пр.), изучение каждого процесса в отдельности как элемента системы и обеспечение надежности ПС (с позиции обеспечения характеристик равновесия каждого процесса) еще не гарантируют полного выявления особенностей свойства надежности ПС в целом, проявляющихся при совместном действии различных факторов на ЭРЭ.

технологических процессов проводится в виде комплексного математического моделирования на

ПК совокупности протекающих физических и прочих процессов. Под термином «технический» далее будем понимать любой процесс, подлежащий системному анализу.

большинстве случаев могут эффективно решаться на основе комплексной модели

физических процессов ПС. В общем случае комплексная модель прибора (с точки зрения протекания в ней разнородных физических процессов) может быть представлена совокупностью подмоделей физических процессов и основных связей между ними

модель, представленная средствами математического анализа и алгебры в форме

буквенных выражений, определяющих зависимость выходных характеристик ПС и его показателей от входных воздействий, внутренних параметров и независимых аргументов (времени, частоты, пространственных координат, переменной преобразования Лапласа и пр.).

модель, представленная в форме направленного графа или блок-схемы, определяющих

внутреннее строение прибора с точки зрения последовательности преобразования ее переменных величин в соответствии с принятыми причинно-следственными связями в протекающих физических процессах.

модель, изображенная как эквивалентная электрическая, механическая или тепловая цепь

или в общем виде как ненаправленный топологический граф, на котором заданы переменные величины и параметры рассматриваемых физических процессов и который полностью определяет физическую взаимосвязь этих переменных через параметры.

модель протекающих физических процессов, представленная в форме соединения многополюсников

или ненаправленного морфологического графа (гиперграфа), определяющих способ построения рассматриваемого схемно-конструкторского решения прибора из выделенных составных частей.