Введение к работе
Актуальность темы Диссертационная работа посвящена численному анализу влияния деградации типичных полимерных композиционных радиотехнических материалов на показатели надежности радиотехнических устройств (РТУ) по данным пространственных нестационарных полей іем-ператур
Использование в современных радиотехнических устройствах и системах (РТУ и С) полимерных композиционных материалов при конструировании и изготовлении отдельных электрорадиоэлементов (ЭРЭ) обусловлено с одной стороны их хорошими механическими и диэлектрическими свойствами, с другой стороны возможностью синтеза новых материалов для каждой конкретной области применения Также, использование композиционных материалов согласуется с концепцией развития современной радиоэлектронной техники, которая характеризуется стремлением к 1) снижению массы и размеров изделий, 2) повышению энергетических характеристик, 3) повышению надежности работы конкретных изделий
Существующие в настоящее время подходы к определению показателей надежности радиоэлектронного оборудования основываются на эмпирической информации Для полупроводниковых приборов - это статистика отказов, полученная в ряде испытаний на надежность Для радиоэлектронных изделий - это создание макетов и опытных образцов и их дальнейшие испытания При этом потенциал статистической теории надежности ограничен, как правило, нормами и условиями выборки, а также возможностью самой реализации этой выборки Кроме того, к настоящему времени установлено, что так называемые "ускоренные" лабораторные испытания узлов и блоков РТУ приводят к результатам, существенно (в несколько раз) занижающим реальные показатели надежности, например авиационной радиоэлектроники [Семенов А Н, Левченко Т П Надежность бортового радиоэлектронного
4 авиационного оборудования и методы ее оценки // Зарубежная радиоэлектроника, 1989, №1, с 3-23 ] Такой эффект может быть объяснен тем, что все термохимические процессы, протекающие на поверхности и в объеме ЭРЭ (окисление, термическая деструкция материалов), экспоненциально зависят от температуры Снижение многократно времени лабораторных "ускоренных" испытаний с соответствующим ростом температуры приводит к существенной интенсификации деструкционных и окислительных процессов в Р1 У по сравнению с реальными условиями эксплуатации Соответствующим образом снижаются и показатели надежности при лабораторных испытаниях Фактически в настоящее время нет прогностической теории надежности сложных технических систем, втом числе и радиотехнических
Одним из возможных путей решения проблемы прогностического моделирования показателей надежности радиотехнических систем может стать математическое моделирование показателей надежности разрабатываемых устройств с учетом таких значимых факторов как температура, влажность, старение ЭРЭ, деструкция полимерных композиционных материалов, применяемых в РТУ и С
Целью данной работы являлось разработка нового подхода к прогностическому моделированию показателей надежности радиотехнических устройств с применением пространственной теплофизической модели и учетом процессов деструкции компонентов, выполненных из композиционных полимерных материалов
Научная новизна работы В диссертации получены новые результаты 1 Впервые предложено использование методов математического моделирования для прогноза показателей надежности в узлах РТУ с учетом пространственного распределения температурных полей и процессов деградации полимерных композитов, применяемых при изготовлении печатных узлов
Впервые приведена методика определения показателей надежности РТУ с учетом нестационарности температурных полей типичных узлов и деструкции композиционных полимерных материалов
В ходе численных экспериментов с помощью предложенной методики, была определена одна из основных характеристик надежности — интенсивность отказов для различных групп ЭРЭ и классов РТУ при учете процессов деградации полимерных композиционных материалов, применяемых в РТУ и С
4 Показана необходимость учета процессов деградации элементов РТУ,
выполненных из полимерных композиционных материалов, при про
гнозировании характеристик надежности радиоэлектронных изделий
Практическая ценность Результаты диссертационной работы являют
ся основанием для выводов о практической целесообразности прогностиче
ского моделирования показателей надежности РТУ с учетом пространствен
ного распределения температур и процессов деструкции полимерных компо
зиционных материалов
Достоверность полученных результатов Обоснованность и достоверность полученных результатов следует из сопоставления полученных теоретических результатов с экспериментальными данными других авторов для адекватных условий внешнего воздействия, интенсивности тепловыделения ЭРЭ и теплофизических характеристик (ТФХ) элементов моделей
Автор защищает
Новый подход к прогностическому моделированию показателей надежности радиотехнических устройств с применением пространственной теплофизической модели и учетом процессов деструкции компонентов, выполненных из композиционных полимерных материалов
Математическую модель определения характеристики надежности — интенсивности отказов при учете пространственного распределения температур и деградации полимерных компонентов в узлах РТУ
3 Результаты прогностического моделирования показателей надежности
для различных групп ЭРЭ и классов РТУ при учете влияния основных
значимых факторов
Внедрение результатов работы По материалам диссертационной работы в рамках курса «Теория надежности» для студентов радиоконструкторского факультета ТУСУР внедрен в учебный процесс практикум по математическому моделированию показателей надежности функциональных узлов радиотехнических устройств с учетом основных значимых факторов
По материалам диссертационной работы в рамках курса «Основы проектирования радиоэлектронных средств» для студентов радиоконструкторскою факультета ТУСУР внедрен в учебный процесс практикум по методике проектирования радиотехнических устройств при учете пространственных тепловых полей
Результаты диссертационной работы в области анализа надежности проектных решений разрабатываемых устройств внедрены на ОАО «НПЦ «Полюс» в производство, что позволило существенно сократить объем лабораторных испытаний
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика экология, надежность, безопасное! ь» (Томск, 2003 г ), VI Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых) (Кемерово, 2005 г), XII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2006 г ), XII International scientific and practical conference of students, post-graduates and young scientists «Modern techniques and technologies» (Tomsk, 2006), Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Науч-
7 пая сессия ТУСУР-2006» (Томск, 2006 г ), Пятой всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2006 г), Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 2006 г.), VII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых) (Красноярск, 2006 г)
Публикации Основные результаты диссертации представлены в 12 работах, список которых приведен в конце автореферата
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, грех глав, заключения и списка литературы, включающего 130 наименований, содержит 70 рисунков, 8 таблиц - всего 123 страницы
