电子设备数字样机建模与仿真分析研究

论文摘要

长期以来传统的电子设备结构设计大多停留在静态类比、经验设计和样机试验等传统设计方法上,这种方法的主要缺点是设计周期长,成本高。而数字化设计技术的发展使电子设备的开发手段能够转向“基于组织知识和分析驱动设计”的研发体系。通过系统的知识管理、多学科分析和协同优化等手段,能够建立起完善的电子设备数字样机系统,缩短设计周期,降低成本。本文对电子设备数字样机开展了研究和探索,研究内容和成果主要体现在以下几个方面。1.探讨了数字化设计开发技术和数字样机技术,建立了以智能产品主模型为基础的电子设备数字样机的总体框架。2.研究了电子设备热设计及分析理论,利用热分析软件FLOTHERM对电子设备进行了仿真热分析。针对热设计的分析目标提出了优化设计方案,提高了电子设备的热可靠性。3.研究了电子设备主要部件印刷电路板的动态特性,利用有限元分析软件ANSYS WORKBENCH对印刷电路板的抗振减冲性能进行了仿真分析,并提出了优化设计方案。4.研究了电子设备部件级模型的综合优化,对印刷电路板的动力学和热学性能进行了综合优化,提出了综合优化设计方案。本文的研究工作对于电子设备的系统设计及仿真分析具有重要意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 电子设备系统设计综述
• 1.2.1 电子设备的特点
• 1.2.2 电子设备结构设计的内容和任务
• 1.2.3 电子设备的工作环境
• 1.3 数字样机技术国内外研究综述
• 1.3.1 数字样机建模方法研究现状
• 1.3.2 多学科协同优化技术研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 电子设备数字样机建模
• 2.1 数字样机及数字样机技术研究
• 2.1.1 虚拟样机定义
• 2.1.2 数字样机概念
• 2.1.3 数字样机技术特点
• 2.2 智能产品主模型概述
• 2.2.1 产品主模型描述
• 2.2.2 工程控制结构模型
• 2.2.3 数据管理环境
• 2.3 电子设备数字样机的建模
• 2.3.1 电子设备数字样机智能主模型
• 2.3.2 电子设备数字样机设计分析并行流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 电子设备数字样机的仿真热分析
• 3.1 电子设备仿真热分析
• 3.1.1 热分析仿真软件FLOTHERM介绍
• 3.1.2 电子设备热分析模型的建立
• 3.1.3 参数设定
• 3.1.4 网格划分
• 3.2 仿真结果及其分析
• 3.3 优化设计
• 3.3.1 风道优化
• 3.3.2 散热器优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 电子设备数字样机的动力学分析及综合优化设计
• 4.1 印刷电路板的动力学仿真分析
• 4.1.1 有限元建模
• 4.1.2 添加材料属性及划分网格
• 4.1.3 模态分析
• 4.1.4 静力分析
• 4.1.5 瞬态分析（冲击分析）
• 4.1.6 PSD分析（随机振动分析）
• 4.2 动力学结果分析及优化设计
• 4.3 动力学与热学的综合优化设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢