烧蚀型热防护系统概率设计与可靠性评估方法研究

为在保障热防护系统可靠性的前提下减轻重量,本文建立考虑多源不确定性的烧蚀型热防护系统的概率设计和可靠性评估方法。采用有限元方法计算系统热响应,通过试验测试与数值模型对比验证方法的有效性。并构建热防护系统的不确定性输入参数与目标输出的代理模型,基于代理模型与蒙特卡洛方法进行热防护系统目标变量的概率特性分析。采用Sobol指标对不确定性参数进行灵敏度分析,并以系统可靠性为指标进行概率设计。该方法针对来流、几何以及材料属性等多源不确定性进行热防护系统的概率设计与可靠性评估,以二维平板模型为例,计算热防护系统最高背温的概率特性以及不确定性参数的灵敏度,得到了不同涂层厚度情况下系统的可靠性。结果表明,与安全系数 n =1.5的设计相比,概率设计减重达到24%。

某风冷电源热分析及优化设计

针对强迫风冷电源中功率器件密度日益增高,热流密度增大,高温环境下易出现热失效,需在降额温度之下工作的问题,研究其整机热分析及机箱散热器结构优化设计。首先基于各功率器件热耗、机箱散热器结构、环境边界条件等参数,利用CAE仿真软件建立符合物理模型的仿真模型,并进行热仿真分析,得到温度分布云图;然后分析基板厚度、鳍片形状等结构尺寸参数对电源散热性能的影响,同时对散热器结构尺寸进行优化,并确定了散热器最优结构。最后建立了基于散热器最优结构的实体样机,开展高温实验。通过实验数据与仿真数据对比分析,得出最大误差仅为3.5%的结果,证实了计算结果的准确性。结果表明:利用软件进行热仿真及散热器优化的举措是可靠的,且优化后的散热器满足功率器件的降额要求及电源机箱的散热需求。研究结果体现了散热仿真分析的必要性,为风冷机箱的应用提供理论和实践支持。

核磁共振系统用电子监控单元可靠性热设计及其仿真与试验验证

核磁共振系统用电子监控单元作为系统的重要单机,在全寿命周期内面临着很高的热风险。该文从结构设计、器件降额设计2个维度保证电子模块热设计的高效与可靠。为降低电子模块的热设计风险,全面验证电子模块热设计的有效性,采用仿真与试验相结合的方法开展设计验证。在仿真环节,通过建立电路板级的热仿真模型,数值计算得到核心器件的结壳温度,并将该指标分别与热设计指标值以及测试值进行比对,一方面验证仿真模型的正确性,另一方面验证热设计的有效性;在测试环节,通过搭建产品模块的热测试平台,获取模块在极限电气工况下,核心器件的热特性测试值,并通过相应的折算方法,预测产品在不同海拔下的热性能与热设计裕度。结果表明,产品模块在结构设计、核心器件降额设计等方面,均能满足热设计要求,可以确保电子模块在核磁共振系统全寿命周期内安全、可靠地工作。

舰载加固服务器热设计优化与数值分析

针对某舰载加固服务器样机高温试验过程中CPU温度过高导致的报警问题,在实测CPU传热路径的温升占比值及分析组装式热管冷板传热特征基础上,确定组装式热管冷板热阻过大是导致CPU超过允许温升的主要原因。采用蒸汽腔均热板导热柱和内外框架结构对舰载加固服务器进行热设计优化,利用Ansys Icepak建立了数值样机模型并进行网格独立性检验和热仿真分析。结果表明:改进后CPU温升值降低了7.8℃,验证了热设计优化可行性,缩短了研发周期,为类似型舰载加固服务器设计提供了参考。

Chiplet基三维集成技术与集成微系统的新进展

集成电路在后摩尔时代的发展呈现出多模式创新的特点。综述了后摩尔时代中一大创新发展热点,即chiplet基3D集成技术与集成微系统的最新进展。综述并分析了当今chiplet基3D集成技术的关键技术的发展现状与趋势,包含3D集成技术、chiplet之间的宽带互连、布局布线与时钟同步、热管理、计算机辅助设计(CAD)等方面的创新。并展现了基于这些关键技术的突破,集成微系统的新进展,包含高性能计算多核处理器、神经网络计算处理器、神经网络加速器、射频微系统和光电微系统的创新。集成微系统已进入智能微系统新发展阶段。

Chiplet基三维集成技术与集成微系统的新进展(续)

集成电路在后摩尔时代的发展呈现出多模式创新的特点。综述了后摩尔时代中一大创新发展热点,即chiplet基3D集成技术与集成微系统的最新进展。综述并分析了当今chiplet基3D集成技术的关键技术的发展现状与趋势,包含3D集成技术、chiplet之间的宽带互连、布局布线与时钟同步、热管理、计算机辅助设计(CAD)等方面的创新。并展现了基于这些关键技术的突破,集成微系统的新进展,包含高性能计算多核处理器、神经网络计算处理器、神经网络加速器、射频微系统和光电微系统的创新。集成微系统已进入智能微系统新发展阶段。

基于元件降额设计的温度步进强化试验剖面设计

针对目前强化试验剖面效率低、成本高的问题,提出了某型弹类电子产品温度强化试验剖面设计框架。结合产品可靠性框图对试验对象进行失效逻辑分析,基于元器件降额的步长设计方法(step design method based on component derating,CD-SDM)优化步长、缩短试验时间,采用基于有限元仿真的确定性分析方法获得工作极限和破坏极限估值,降低步长划分时极限间工作裕度的影响,实现步长、试验时间和其他要素的优化。以某型弹类电子产品高温步进为例验证所提方法,结果表明获得的温度强化试验剖面较传统方法在试验时间上最少可缩短13.33%左右,与传统方法相比减少了1/4的检测次数,优化了目前可靠性强化试验剖面设计对弹类电子产品试验效率低、成本高的问题。

一种深空探测器功分网络的可靠性仿真分析

针对一种用于深空探测器的功分网络,结合加速度、振动和冲击环境试验条件,对其进行应力和热仿真分析,以考察其可靠性。应力仿真结果表明,在多种振动形式下,最大应力均出现在腔体盖板的边缘,安全裕度满足设计要求。对功分网络提出了四点热设计措施,四倍拟定功率热仿真表明器件满足热设计要求。针对深空探测器复杂的振动形式和较宽的温度变化,采用铜带焊接的端口软连接方法,提升器件的可靠性。

Lévy飞行和热交换的混沌乌燕鸥算法及应用

为解决乌燕鸥算法对抗局部最优能力和寻优能力较低的问题,提出了一种混合Lévy飞行和热交换混沌乌燕鸥算法(LTCSTOA)。首先,采用Hénon混沌映射对算法种群初始化,保证算法种群多样性。其次,采用混合Lévy飞行和热交换算法的搜索策略,并在不同算法搜索阶段,引入自适应因子γ和自适应惯性权重,提高了算法的跳出局部区域的能力和收敛精度。最后,采用热交换算法对最优乌燕鸥个体进行扰动,提高算法的全局寻优能力。选用7个测试函数验证了不同改进策略的算法有效性,仿真结果表明:与其他算法相比,LTCSTOA算法收敛性能更优,具有较高的收敛精度、稳定性和鲁棒性。将LTCSTOA算法应用于二级斜齿圆柱齿轮传动机构可靠性轻量化设计,优化结果表明:与原设计相比,LTCSTOA算法获得的体积和重合度分别降低了约为51.86%和18.6%,实现了齿轮传动机构轻量化设计的目的。

电子设备热设计的初步研究

可靠的热设计是电子设备可靠性的重要措施。在阐述电子设备热设计的一般流程的基础上讨论了常用的电子设备冷却方法 ,并介绍了计算机辅助设计在电子设备热设计上的应用。

电子设备热分析/热设计/热测试技术初步研究

介绍了电子设备热分析、热设计及热测试的主要技术和相关概念 ,以及目前国内外的发展现状。分析了电子设备过热的主要原因 ,提出了元件级、电路板级和设备级三个层次的电子设备热分析、热设计及热测试 ,并详细说明了每一层次需要解决的主要问题。建立了电子设备计算机辅助热分析、热设计及热测试集成系统。

电子设备热分析技术及软件应用

在阐述电子设备热分析重要性的同时,介绍Icepak软件的应用范围及技术特点;并利用Icepak软件,对某电子设备进行热分析,在此基础上对该电子设备的热控制进行改进设计,通过数值仿真,获得满足热控制要求的优化设计参数。同时介绍应用Icepak进行电子设备热分析及热设计的具体方法和技术。

汽车发动机冷却系统计算机辅助设计

本文在前人已有成果的基础上,综合归纳了目前描述汽车散热器热力性能和阻力性能的常用计算模型,并结合大量的实验研究结果,建立了用于各类计算的性能数据库,在此基础上,编制了发动机冷却系统的CAD软件。

星载天线热分析系统研究与开发

为了保证星载天线能在太空热辐射环境正常工作,针对星载天线在轨工作的特征,阐述了热分析技术在星载天线设计工作中的重要性,通过对星载设备热分析方法的研究,分析了常用热分析软件在空间热分析方面的功能和技术特点,提出了星载天线热分析的方法和基本步骤。该方法已在星载可展开天线热分析软件开发中得到应用。

用显微红外热成像技术分析功率器件可靠性

利用显微红外热成像技术对功率器件进行热可靠性分析。先从理论上阐述了显微红外热成像技术的原理,进而尝试利用该技术进行微波功率器件可靠性筛选工作,通过分析获取了显微红外图像中的温度分布和峰值温度,大大提高了器件可靠性筛选工作的准确性。在功率器件失效分析方面,利用显微红外热成像技术对发生失效的器件进行热成像和分析,通过定位失效点找到器件发生失效的原因。另外,还利用该技术来验证器件热设计的成功与否,通过显微红外热成像获取的温度信息如峰值温度、温度分布等来判断器件的热设计是否符合要求,在实际的器件设计过程中起到了良好的效果。

计算机辅助FMECA软件模型

从CAD 框架和软件体系结构的角度出发分析、建立计算机辅助FMECA 软件模型.首先分析研究了FMECA 软件的目标和设计思想,进而重点描述FMECA 软件应用OTOD 语义模型建立数据模型和软件框架结构;产品描述关系型数据库模型和可视化形式、上下自动转换的FMECA

开关电源热仿真模型研究

温度是影响开关电源电路可靠性的重要因素之一,因此,热设计是进行开关电源电路设计的重要环节。阐述了电子设备热分析的重要性,简单介绍了常用的热仿真软件;并根据实际电源电路,介绍如何用Flotherm软件对开关电源电路进行热仿真。

CAD/CAM加工的渗透陶瓷的弯曲强度和Weibull分析

目的:利用弯曲强度和Weibull分析方法对可被CAD/CAM技术加工的渗透陶瓷的结构可靠性进行分析,为临床选择应用该陶瓷材料提供依据。方法:采用硫酸铝铵两步煅烧法制备的超细氧化铝粉体,经工业预烧结形成可渗透的机加工陶瓷块,经过镧铝硅酸盐玻璃渗透形成渗透陶瓷复合体。测试30个样本的三点弯曲强度,并计算Weibull模数(m)及破坏概率为1%和5%时的弯曲强度。采用X线衍射分析(XRD)并结合扫描电子显微镜(SEM),分别对材料的物相组成和微观形貌进行分析。结果:渗透陶瓷复合体的强度为(375.5±66.88)MPa,Weibull模数(m)为6.2,1%破坏概率时的弯曲强度为191.79MPa,5%破坏概率时的弯曲强度为249.83MPa。扫描电镜可见氧化铝预烧结体为连续多孔立体网状结构,开孔结构分布均匀;渗透复合体为致密的陶瓷复合体。XRD表明主晶相为α-alumina。结论:与单纯测试材料的弯曲强度相比,采用弯曲强度测试法并结合Weibull分析方法,能加深对口腔陶瓷修复失败机制的理解,更加有效地利用材料的平均强度值指导口腔陶瓷修复设计。

刚性陶瓷瓦热防护系统概率设计分析方法

针对高超声速飞行器中广泛应用的陶瓷瓦热防护系统,结合有限元法和蒙特卡洛模拟建立了其概率热分析系统,提出了刚性陶瓷瓦热防护系统尺寸概率设计方法。建立了刚性陶瓷瓦热防护系统的二维有限元模型,考虑了热传导系数、比热容和表面辐射率等材料属性参数以及热防护系统各层厚度的不确定性,得到系统温度场的概率分布特性和系统热防护性能对各参数的灵敏度,并对系统的热可靠性进行了评估。算例表明:文中提出的方法对热防护系统设计过程中合理确定陶瓷瓦厚度和在保证系统性能的前提下有效减轻重量具有指导价值。

大型火电设备可用性评定新技术

提出了大型火电设备可用性评定新技术,内容包括可用性的区间估计、增长分析模型和验证试验方案。给出了可用系数AF、不可用系数UF、强迫停运率FOR、运行率SER、等效可用系数EAF和等效强迫停运率EFOR的点估计和区间估计的公式,用于鉴定大型火电设备的可用性水平。给出了AF、UF、FOR、SFR、EAF和EFOR的可用性增长模型,用于评定大型火电设备可用性改进的效果。给出了AF、UF、FOR、SER、EAF和EFOR的验证试验方案,用于考核大型火电设备的可用性水平是否达到合同要求的指标值。给出了大型火电设备可用性的区间估计、增长分析和现场验证试验的实例。该新技术为大型火电设备可用性的鉴定、评定和验收提供了科学的依据。