Классификация ИМС и система условных обозначений

Программная система КЭ анализа ANSYS разрабатывается американской компанией ANSYS Inc., которая в течение последних нескольких лет входит в список наиболее быстро растущих и динамично развивающихся компаний США. Использование системы ANSYS дает возможность ее клиентам производить продукцию высокого качества и быстро добиваться успеха на рынке товаров и услуг. В течение этого времени фирма ANSYS Inc., непрерывно совершенствуя технологию, создает мощные, гибкие и удобные системы КЭ моделирования (ANSYS, DesignSpace, AI Solutions (NASTRAN, ICEM CFD)). Эти CAE-системы предназначены для использования в разных отраслях производства, где обеспечивают полноценную инженерную поддержку проектных разработок при максимальной эффективности затрат на вычислительную технику и программные средства.

Компания ANSYS Inc следует подходу к проектированию и производству изделий, который опирается на расчет, строится с привязкой к анализу и позволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование - изготовление - испытания». В качестве стратегического партнера фирма сотрудничает со многими компаниями, помогая им провести необходимые изменения и сохранить первенство в конкурентной борьбе. Предлагаемые фирмой ANSYS Inc. средства численного моделирования и анализа удобны для пользователя, совместимы с другими пакетами, работают на различных платформах и позволяют решать связанные задачи механики и физики[23].

Программная система ANSYS является широко известной CAE-системой мирового уровня, которая используется на таких всемирно известных предприятиях, как ABB, BMW, Boeing, Caterpillar, Daimler-Chrysler, Exxon, FIAT, Ford, GeneralElectric, Lockheed, MeyerWerft, Mitsubishi, Siemens, Shell, Volkswagen-Audi и др., а также применяется на многих ведущих предприятиях промышленности РФ. Программная система ANSYS эффективно сопрягается с известными CAD-системами Unigraphics, CATIA, Pro/ENGINEER, SolidEdge, SolidWorks, AutodeskInventor и др.

В настоящее время программная система ANSYS представляет собой многоцелевой пакет проектирования и анализа, признанный во всем мире. В настоящее время программа ANSYS насчитывает более 100 000 коммерческих и 100 000 университетских рабочих мест по всему миру. В СНГ коммерческие версии программы ANSYS приобрели и используют уже более 200 организаций. ANSYS был первым коммерческим конечноэлементным продуктом, получившим в свое время сертификат ISO. Сегодня все программные продукты ANSYS сертифицированы согласно серии стандартов ISO 9000,1 [24].

С 2002 г. программа ANSYS бессрочно аттестована Госатомнадзором России (аттестация проводилась НТЦ по ядерной и радиационной безопасности)

Регистрационный номер ПС в ЦОЭП при РНЦ КИ - 490

Регистрационный номер паспорта аттестации ПС - 145

Дата регистрации 10.09.2002

Описание подсистемы ANSYS Workbench

Workbench - это единая интерактивная среда, интегрирующая различные программные продукты, разрабатываемые ANSYS Inc. как друг с другом, так и с CAD-системами, имеющая модульную структуру и дающая новые возможности как в препроцессорной подготовке, так и в решении задач и обработке результатов.

Основное призвание Workbench в том, чтобы максимально ускорить, упростить, повысить эффективность и унифицировать постановку задач вне зависимости от их принадлежности к той или иной физической дисциплине и используемого решателя [26].

Оболочка и модуль DS (Design Simulation) входят в состав всех базовых лицензий ANSYS (Multiphysics, Mechanical, Structural, Professional) и не требуют отдельной оплаты. В случае, если помимо базового программного продукта приобретается также и другой / другие (например ICEM, CFX, AutoDYN), они интегрируются в среду Workbench и помимо возможности самостоятельного запуска получают взаимодействия в рамках этой среды, обретая в ней вид модулей.

Workbench имеет и собственные, присущие только этой среде модули, которые поставляются опционно. К их числу относятся DM (Design Modeler), DX (Design Xplorer), Fatigue. На рисунке 2.8 приведено главное окно Design Modeler.

Рис. 12. Design Modeler

Обзор интерфейса ANSYS Workbench

После загрузки ANSYS Workbench будет выведено основное окно программы (рис. 13), состоящее в свою очередь из нескольких окон. Каждое из окон может быть изменено в размерах, свернуто или закрыто обычными средствами Windows. Ниже представлено описание и функциональные особенности окон.



Рис. 13. Главное окно ANSYS Workbench

Окно Project Schematic (рис. 14) - главное окно проекта, расположено в центре основного окна Workbench. Содержит структурные компоненты проекта (блоки) и связи между ними. Такой подход позволяет наглядно представлять части проекта и управлять связями между его отдельными блоками.

Рис. 14 Окно Project Schematic

Окно Toolbox (рис. 15) - окно инструментов проекта, расположено слева от окна Project Schematic. Содержит несколько разделов, отображенных в виде раскрывающихся списков. Первый из них: Analysis Systems - раздел, содержащий все виды инженерных анализов, выполняемых в ANSYS. Перечень рассматриваемых в настоящем пособии видов инженерного анализа будет дан ниже.

Рис. 15. Окно Toolbox

Component Systems - раздел, содержащий отдельные компоненты инженерного анализа, такие как: геометрическая модель, конечно-элементная сетка и др.

Раздел Custom Systems содержит шаблоны для связанных инженерных расчетов, то есть когда результаты решения одной задачи являются исходными данными для другой. Типичным примером связанного анализа может служить термопрочностная задача, в которой для определения прочностных характеристик используются предварительно полученные результаты решения тепловой задачи. Последний раздел Design Exploration содержит инструменты для оптимизации моделей по набору геометрических или физических параметров, построения их корреляционных матриц и в настоящем пособии не рассматривается.

Окно Properties - окно, в котором отображаются свойства выбранного в Project Schematic объекта. Все свойства объекта в данном окне отображаются в виде таблицы, в первом столбце которой записано наименование свойства или параметра, а во втором отражено его значение, либо флажок активации свойства. Если второй столбец окна свойств не отображается на экране, то нужно увеличить размер окна, перетащив его левую границу влево с помощью мыши.

В нижней части экрана расположено окно Messages, которое служит для отображения служебных сообщений, предупреждений или сообщений об ошибках. Если компьютер имеет подключение к сети Интернет, то в окне Messages могут отображаться новости, рассылаемые компанией ANSYS об обновлениях своих программных продуктов, конференциях пользователей и пр. Управляет отображением окна сообщений кнопка Hide/Show Messages, расположенная в нижнем правом углу основного окна Workbench.

Места расположения вышеперечисленных окон внутри основного окна Workbench могут быть изменены пользователем по своему усмотрению. Перетащить окно на новое место можно, удерживая нажатой левую клавишу мыши на заголовке окна. Для восстановления принятых по умолчанию положений всех окон нужно выбрать пункт Reset Window Layout в меню View.

В верхней части основного окна расположены кнопки для стандартных операций с проектом. Помимо операций создания, открытия и сохранения имеется возможность импортировать проект (или его отдельные файлы) формата предыдущих версий Workbench или импортировать файлы других CAD/CAE-систем.

Кнопка Refresh Project запускает обновление входных данных проекта, а кнопка Update Project считывает обновленные входные данные и запускает пересчет проекта для получения новых результатов анализа. Кнопка Compact Mode включает упрощенный вид основного окна Workbench, в котором при наведении курсора на заголовок окна отображено только содержимое проекта.

Основные настройки среды Workbench можно изменить в меню Tools/Options. Для возврата к настройкам по умолчанию нужно нажать кнопку Restore Defaults в нижней части окна настроек.

Меню Units позволяет задавать систему единиц измерения, принимаемую для всех расчетов в проекте. Текущая система единиц отмечена слева галочкой и в любой момент может быть изменена. Следует отметить, что геометрический модуль, модуль симуляции и другие также позволяют в процессе работы изменять систему единиц измерения.

ANSYS Icepak

ANSYS Icepak - это мощный инструмент для решения задач охлаждения электроники. ANSYS Icepak использует всем хорошо известный встроенный решатель ANSYS Fluent. Сочетая в себе передовые технологии решателя, генератор адаптивной сетки и простой графический интерфейс, ANSYS Icepak позволяет быстро получить точные результаты теплового анализа системы охлаждения любого электронного устройства.

Более десяти лет компании во всем мире доверяют ANSYS Icepak тепловой анализ интегральных микросхем, печатных плат и электронных устройств, а так же проводят проверку всех конструктивных изменений перед изготовлением физических прототипов и проведением испытаний.

Возможности ANSYS Icepak

ANSYS Icepak обладает возможностями, которые позволяют быстро построить модель системы охлаждения интегральной микросхемы, печатной платы и электронного блока.

Для создания полной модели электронного устройства используются такие объекты, как вентиляторы, интегральные микросхемы, печатные платы и радиаторы. Модели создаются простым перетаскиванием из панели инструментов иконки объекта. Эти объекты содержат информацию о геометрических размерах, свойствах материала, параметрах настройки сетки и граничные условия. Все эти значение могут быть параметризованными для исследования и оптимизации конструкций.

Рис. 16. Контур электрического потенциала импортированной топологии печатной платы

Для ускорения разработки модели ANSYS Icepak поддерживает импорт топологи печатной платы (ECAD) и 3D модели (MCAD) из различных средств автоматизированного проектирования.

Топология печатной платы может быть импортирована в ANSYS Icepak с помощью файлов формата IDF, MCM, BRD и TCB, созданных в средах Cadence Allegro или Cadence Allegro Package Designer. Дополнительный программный продукт ALinks расширяет возможности ANSYS Icepak, позволяя импортировать ECAD данные из Cadence, Zuken, Sigrity, Synopsys и Mentor Graphics [27].

ANSYS Icepak поддерживает импорт 3D моделей в виде файлов нейтральных форматов STEP и IGES. Импорт 3D моделей из других средств автоматизированного проектирования обеспечивается геометрическим интерфейсом ANSYS Workbench, с помощью ANSYS DesignModeler.

Импортированная геометрия и топология печатной платы могут совместно использоваться со встроенными объектами ANSYS Icepak для еще более эффективного построения моделей электронных устройств.

ANSYS Icepak содержит передовые алгоритмы для автоматической генерации сетки высокого качества, которая точно определяет и повторяет форму электронных компонентов. Существует возможность выбрать тип сетки (hex-dominant, unstructured hexahedral или Cartesian) и запустить процесс построения сетки с минимальным вмешательством пользователя. Плотность сетки может быть увеличена для определенных компонентов с помощью дополнительных настроек, при этом настройки сетки остальных компонентов модели не изменятся.

Рис. 17. Сетка для радиатора микросхемы из листового материала

Обладая полностью автоматизированным процессом генерации сетки, ANSYS Icepak содержит дополнительные инструменты управления сеткой, которые позволяют сократить время расчета, при этом сохранив точность решения.

Решатель Fluent

ANSYS Icepak использует самые современные технологии решателя ANSYS Fluent для расчета теплообмена и движения воздушных потоков. Решатель Icepak поддерживает все способы теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение, а так же стационарные и нестационарные расчеты для решения задач охлаждения электронных устройств. Решатель использует многосеточный (multigrid) метод для ускорения сходимости задач с сопряженным теплообменом. Это обеспечивает гибкость сетки и позволяет проводить тепловой анализ самых сложных электронных устройств, используя неструктурированные сетки, и при этом быстро получать точное решение.

Рис. 18. Тепловое поле и линии воздушного потока корпуса с массивом печатных плат и тремя осевыми вентиляторами

1.3 Расчет корпуса микросхемы 4-х процессорной «системы на кристалле» в программном комплексе ANSYS

Для проверки соответствия требованиям ТЗ, была поставлена задача разработки 3-D модели корпуса Kyocera KD-PB1D79 при помощи системы AutoCAD. В этой части работы показаны этапы создания модели и последующего ее моделирования в программном комплексе ANSYS.

Постановка задачи

Соответствие требованиям ТЗ одно из главных условий стабильного функционирования изделия. Была поставлена задача проверить, работает ли устройство в пределах заданных температур (до +155 ^ОС) в заданных условиях температуры окружающей среды (+40 ^ОС) и заданной рассеиваемой мощности (2.5 Вт). Также необходимо узнать, деформируется ли корпус устройства при воздействии на него линейного ускорения в размере 10000g. Для создания документации к устройству необходимо узнать собственные и резонансные частоты устройства при подаче на него случайных и синусоидальных вибраций.

Создание 3-D модели корпуса в системе Autocad

Для исследования в программном комплексе ANSYS корпуса микросхемы была создана его 3-D модель в системе AutoCAD, так как встроенная в ANSYS система для создания 3-D моделей, SpaceClaim, является неудобной, со скудными возможностями. При создании модели были проделаны шаги по ее упрощению, чтобы расчеты в ANSYS стали возможными, не требовали огромного количества оперативной памяти и не занимали большое количество времени (сутки и более).

В частности, были убраны все скругления на крышке корпуса. Ножки микросхемы было принято сделать в виде параллелепипедов, так как сетка, автоматически генерируемая в ANSYS, получается гораздо проще, если в модели отсутствуют «круглые» элементы. Готовая модель корпуса представлена на рисунке 19.

Рис. 19. Модель корпуса микросхемы в системе AutoCAD

Также на модель были помещены «датчики» в виде кубов, так как ANSYS не позволяет узнать результаты исследования в какой либо точке на плоскости устройства, только на гранях или вершинах. Кубы эти достаточно малы и выбираются из легкого материала, чтобы никак не влиять на результаты исследований.

Тепловое моделирование в системе ANSYS Icepak

Тепловое моделирование было проведено в системе ANSYS Icepak. При заданных условиях окружающей среды (температура +40 ^ОС), температура на корпусе микросхемы была более 100 ^ОС. Такая температура является довольно высокой и близкой к критичному значению в 155 ^ОС, поэтому было принято решение установить медный радиатор, размером 30 Ч 30 мм. Это позволило снизить температуру на корпусе микросхемы до 87 ^ОС. Результаты исследования показаны на рисунках 20 и 21.

Рис. 20. Результаты тепловых исследований, вид сверху



Рис. 21. Результаты тепловых исследований, вид снизу

Результаты моделирования в системе ANSYS Workbench

Первым исследовалось воздействие на устройство линейного ускорения в 10000g. Главным условием является то, что при таком воздействии, корпус микросхемы не должен деформироваться. Результаты исследования представлены на рисунке 22.

Рис. 22. Результаты воздействия на устройство линейного ускорения в 10000g

Из рисунка видно, что, несмотря на солидную деформацию печатной платы, корпус устройства не деформировался - линии ровные. Из полученных результатов можно сделать вывод, что при таком воздействии, сначала сломается печатная плата, на которой установлена микросхема, но сам корпус устройства останется целым, что удовлетворяет требованиям ТЗ.

Для дальнейших исследований на конструкцию подаются сначала синусоидальные, потом случайные вибрации. Выходным результатом является АЧХ - амплитудно-частотная характеристика, зависимость линейного отклонения по оси Z от частоты вибраций. Результаты воздействия случайных вибраций представлены на рисунке 23.

Рис. 24. Результаты воздействия на конструкцию синусоидальных вибраций

На рисунке 25 эти результаты показаны в виде таблицы.

Рис. 25. Результаты воздействия на конструкцию синусоидальных вибраций в виде таблицы

Далее на конструкцию подаются случайные вибрации. Выходным результатом также является зависимость линейного отклонения от частоты. Результаты исследования были определены для двух точек - на крышке корпуса и на печатной плате (рисунки 26 и 27).

Рис. 26. Результаты воздействия на конструкцию случайных вибраций (данные с датчика, расположенного на крышке корпуса)

Рис. 27. Результаты воздействия на конструкцию случайных вибраций (данные с датчика, расположенного на печатной плате)

Из результатов видно, что резонанс в заданном промежутке частот не наступает, но корпус микросхемы более вибронагружен, чем печатная плата, на которой он располагается.

Также необходимо отметить, что для более точных результатов исследования, нужно для каждого из материалов конструкции точно определить некоторые его свойства - коэффициент теплового расширения, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль объемного сжатия и модуль сдвига. Пример таблицы с параметрами материала приведен на рисунке 28.

Рис. 28. Таблица с параметрами материала крышки корпуса (алюминий)

Выводы

Как показали результаты моделирования, корпус Kyocera KD-PB1D79 полностью отвечает требованиям ТЗ.

Устройство работает в заданном диапазоне температур - температура на корпусе микросхемы составляет +87 ^ОС, что не превышает +155 ^ОС. В процессе исследования было принято решение установки в конструкцию медного радиатора для снижения температуры на корпусе.

В исследовании на линейное ускорение амплитудой 10000g, было выяснено, что сам корпус микросхемы не деформируется, в отличие от печатной платы, которая сломается при гораздо меньшем воздействии.

В результате исследования конструкции на синусоидальные и случайные вибрации, были сделаны выводы, что в заданном диапазоне частот резонанса ни на корпусе микросхемы, ни на печатной плате не возникает. Это позволяет сделать вывод о том, что дополнительные изменения, связанные с уменьшением воздействия вибраций, вносить в конструкцию не требуется.

2. Конструкторско-технологическая часть

2.1 Особенности оформления конструкторской документации РЭА в соответствии с ЕСКД

микросхема программный механический интегральный

Как известно, основой грамотного оформления конструкторской документации в России и СНГ является ЕСКД - единая система конструкторской документации, основные положения которой (действующая в настоящее время редакция) определены ГОСТ 2.001-93, введенном с 1 января 1995 года. Этот стандарт устанавливает назначение, область распространения, классификацию и правила обозначения межгосударственных стандартов, входящих в комплекс стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), а также порядок их внедрения.

ЕСКД определяется как комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные нормы и правила по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой на всех стадиях жизненного цикла изделия. Следует заметить, что конструкторская документация является товаром, и на нее распространяются все нормативно-правовые акты, как на товарную продукцию. Основное назначение стандартов ЕСКД состоит в установлении единых оптимальных правил выполнения, оформления и обращения конструкторской документации, которые обеспечивают:

· применение современных приемов и средств при проектировании изделий;

· возможность взаимообмена конструкторской документацией без ее переоформления;

· оптимальную комплектность конструкторской документации;

· автоматизацию обработки конструкторских документов и содержащейся в них информации;

· высокое качество изделий;

· возможность расширения унификации и стандартизации при проектировании изделий;

· возможность проведения сертификации изделий;

· сокращение сроков и снижение трудоемкости подготовки производства;

· правильную эксплуатацию изделий;

· оперативную подготовку документации для быстрой переналадки действующего производства;

· упрощение форм конструкторских документов и графических изображений;

· возможность создания единой информационной базы автоматизированных систем (САПР, АСУП и др.);

· гармонизацию с соответствующими международными стандартами.

Стандарты ЕСКД распространяются на изделия машиностроения и приборостроения. Область распространения отдельных стандартов расширена, что оговорено во введении к ним. Установленные стандартами ЕСКД нормы и правила по разработке, оформлению и обращению документации распространяются на следующую документацию:

· все виды конструкторских документов;

· учетно-регистрационную документацию для конструкторских документов;

· документацию по внесению изменений в конструкторские документы;

· нормативно-техническую, технологическую, программную документацию, а также научно-техническую и учебную литературу, в той части, в которой они могут быть для них применимы и не регламентируются другими стандартами и нормативами, например форматы и шрифты для печатных изданий и т.п.

Установленные в стандартах ЕСКД нормы и правила распространяются на документацию, разработанную предприятиями и предпринимателями стран СНГ, в том числе научно-техническими, инженерными обществами и другими общественными объединениями.

Обозначение стандарта состоит из:

· индекса категории стандарта - ГОСТ;

· цифры 2, присвоенной комплексу стандартов ЕСКД;

· цифры (после точки), обозначающей номер группы стандартов в соответствии с таблицей;

· двузначного числа, определяющего порядковый номер стандарта в данной группе;

· двух последних цифр (после тире), указывающих две последние цифры года утверждения стандарта.

Виды конструкторских документов определяются ГОСТ 2.102-68. К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Документы, предназначенные для разового использования в производстве, такие как документы макета, стендов для лабораторных испытаний и им подобные, допускается выполнять в виде эскизных конструкторских документов.

При определении комплектности конструкторских документов на изделия следует различать:

· основной конструкторский документ;

· основной комплект конструкторских документов;

· полный комплект конструкторских документов.

Основной конструкторский документ изделия в отдельности или в совокупности с другими записанными в нем конструкторскими документами полностью и однозначно определяют данное изделие и его состав.

За основные конструкторские документы принимают:

· для деталей - чертеж детали;

· для сборочных единиц, комплексов и комплектов - спецификацию.

Изделие, примененное по конструкторским документам, выполненным в соответствии со стандартом ЕСКД, записывают в документы других изделий, в которых оно применено, за обозначением своего основного конструкторского документа. Считается, что такое изделие применено по своему основному конструкторскому документу. Основной комплект конструкторских документов изделия объединяет конструкторские документы, относящиеся ко всему изделию, например, сборочный чертеж, принципиальная электрическая схема, технические условия, эксплуатационные документы. Конструкторские документы составных частей в основной комплект документов изделия не входят.

Полный комплект конструкторских документов изделия составляют в общем случае из следующих документов:

· основного комплекта конструкторских документов на данное изделие;

· основных комплектов конструкторских документов на все составные части данного изделия, примененные по своим основным конструкторским документам.

В основной комплект конструкторских документов изделия могут входить также групповые конструкторские документы, если эти документы распространяются и на данное изделие, например, групповые технические условия.

3. Охрана труда

Комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности на рабочем месте человека, в том числе и сохранности его жизни, включающих в себя профилактику, гигиену, организацию и проведение мер правовой, социально-экономической и технической направленности, называется охраной труда.

Когда производственный процесс в полной мере соответствует всем требованиям и нормам трудовой безопасности, согласно всем нормативно-правовым документам, он называется производственно безопасным.

Организация системы технических мероприятий, направленных на отсутствие возникновения различных опасных факторов на производстве называется безопасностью труда.

Производственные факторы делятся на: опасные и вредные. Зависят от срока применения и интенсивности применения.

Когда в результате воздействия, работник получает травму или у него ухудшается здоровье, то производственный фактор называют опасным.

Когда в результате воздействия, работник заболевает или снижается его работоспособность, то производственный фактор называют вредным.

Производственные факторы имеют следующую классификацию:

· химические

· психофизиологические

· физические

· биологические.

3.1 Электробезопасность

Как говорилось в специальной части, механический и тепловой расчет производится в системе ANSYS, что означает использование ЭВМ[28]. Для питания почти всех персональных компьютеров используется напряжение 220 вольт и частота 50 Гц, поэтому при проведении работ необходимо заботиться об электробезопасности. Электрическая сеть, имеющая такое напряжение несет опасность здоровью и жизни работника.

Технические и организационные мероприятия, направленные на обеспечение защищенности человека от различного рода электрического воздействия, например ток, электромагнитное и тд.

В первую очередь проблема электрического удара заключается в том, что человек не может опознать ток ни по каким внешним признакам. Так же необходимо заметить, что по причине скоротечности процесса электрического удара и природа процесса протекания тока, человек не имеет возможности самолично освободиться. Это связано с пониженной скоростью реагирования человеческого тела.

Основные причины, приводящие к электротравматизму:

· нарушение всех правил использования оборудования, питающегося от электрического тока;

· нарушение изоляции токопроводящих изделий;

· неверное применение заземления;

· нарушений условий работы с изделием, предписанных по нормативам;

· нарушение правил безопасности при работе с переносным электрическим оборудованием;

· работа с оборудованием неквалифицированных кадров, а так же некачественная работа отдела Охраны труда.

Электрический ток оказывает на тело человека следующие виды внешнего воздействия:

· Термовоздействие - нагревание внешних тканей тела человека;

· Электролитическое воздействие - нанесение вреда крови человека;

· Биовоздействие - нанесение вреда живым тканям внутри организма;

· Механическое воздействие - возможность нанесения вреда из судороги мышц человека.

Для того чтобы избежать поражения током на рабочем месте, необходимо соблюдать следующие предписания:

· использовать защитные ограждения;

· использовать защитные оболочки;

· максимально удалять токопроводящие части;

· изолировать токопроводящие части;

· заземлить рабочее место;

· использовать максимально низкое напряжение;

· использовать аварийное выключение системы;

· использование различного вида сигнализаций.

Также существует вероятность электрического удара при прикосновении к нетокопроводящим частям, по причине нарушения изоляции. Для избегания этого необходимо:

· зануление;

· использование заземления;

· необходимо выравнивать потенциал;

· использование защитных проводов;

· проверка изоляции;

· распределять ток по различным ветвям;

· компенсировать ток замыкания на землю;

· применение индивидуальной защиты.

Для рационального обеспечения оптимальной защиты, необходимо применять вышеизложенные способы, в лучшем случае несколько из них. Требования по электробезопасности обязаны быть нормированы и указываться в стандартах предприятия или технических условиях.

3.2 Пожарная безопасность

Одним из самых массовых явлений, которые несут человеческую смерть и ущерб материальной базе, является пожар. Меры по пожарной безопасности носят государственный характер. Ежегодно на защиту от пожаров тратится большое количество сил и средств на защиту от пожаров.

Защита от пожаров заключается в поиске наиболее действенных и рациональных средств, обеспечивающих предупреждение пожаров.

Пожаробезопасностью называется свойство объекта, обеспечивающее низкую вероятность появления пожара, а так же объект соответствует всем требованиям допустимых значений.

Пожаробезопасность необходимо для проведения профилактических мероприятий, направленных на защиту объектов потенциально подверженных пожарам.

Комплекс мероприятий, а так же технических средств, созданных для понижения вероятности пожара называется системой пожаробезопасности.

Комплекс мероприятий и технических средств, созданных для понижения ущерба от возникшего пожара, называется системой активной пожаробезопасности.

Комплекс мероприятий и технических средств, созданных для ограничения появления пожара, а так же ограждения людей от пожара, называется противопожарной профилактикой.

В настоящее время на каждом мероприятие создаются стандарты и нормативно-технические документы, регламентирующие средства борьбы с предупреждением и борьбой с пожарами.

4. Экологическая часть

4.1 Микроклимат

Движение воздуха, окружающая температура и влажность суммарно определяют микроклимат рабочего места.

Когда приходится работать с персональным компьютером необходимо задумываться о микроклимате рабочего места.

Перегреву помогает высокая влажность, нарушающая теплоотдачу за счет повышенной температуры или чрезмерно усиливающая теплоотдачу при пониженной температуре. Поэтому в рабочей зоне должна сохраняться умеренная влажность при умеренной температуре, это способствует сохранению функциональных возможностей работника. Такое состояние достигается только при наличии система кондиционирования воздуха.

Так же необходимо учитывать гигиеническое состояние рабочего места. Оно зависит от времени года, поступление теплоты в рабочую зону, а так же класса рабочего места. Микроклиматом в пределах нормы считается, если температурный избыток не превышает 23 Дж/(м³*с).

ГОСТ 12.1.005-88 [29] посвящен гигиеническим нормам на рабочем месте.

4.2 Шумовая защита

Шум можно разделить на[30]:

· шириной больше, чем одна октава (широкополосный);

· характерны дискретные тона (тональный).

Также шум можно разделить по времени:

· прерывный;

· непрерывный;

Прерывный шум делится на:

· звук который изменяется во времени;

· звук ступенчато изменяется;

· импульсный звук;

Для того чтобы снизить внешнее воздействие на здоровье человека необходимо проводить комплекс мероприятий, заключаемый в снижении интенсивности шума на пути распространения, что является дешевым и эффектным решением проблемы.

Для глушения шума используют различные шумоподавители, как передвижные так и стационарные.

Также можно снизить шум путем различной регулировки механизмов, находящихся внутри помещения, например:

· регулирование роторных частей, путем подкрутки подшипников;

· регулирование лопастных частей систем охлаждения;

· регулирование магнитопровдных частей.

Также на сегодняшний день широко применяются средства индивидуальной защиты, такие как разнообразные шлемы, маски, наушники и костюмы.

Заключение

В специальной части настоящей работы была поставлена задача исследовать выбранный корпус для микросхемы 4-х процессорной «системы на кристалле» на предмет соответствия требованиям ТЗ. Была создана 3-D модель устройства. В результате теплового и механического исследования модели данного корпуса был сделан вывод о том, что в процессе работы устройства его параметры полностью соответствуют требованиям ТЗ.

Изучены системы автоматизированного проектирования, дающие возможность проводить механические и тепловые расчеты радиоэлектронной аппаратуры. Была выбрана система ANSYS, так как она представляет наиболее полные и точные результаты исследования. Также она позволяет проводить разные виды расчетов (например, механические, тепловые, электрические) в одной подсистеме ANSYS Workbench, отпадает необходимость проводить каждый расчет в узкоспециализированной САПР.

В конструкторско-технологической части были рассмотрены вопросы оформления конструкторской документации РЭА в соответствии с ЕСКД.

В части посвященной охране труда были рассмотрены вопросы об электро- и пожарной безопасности при работе с персональным компьютером.

Список использованной литературы

1. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ. - М.: Мир, 1975. - 541 с.

2. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы / Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 428 с.

3. Courant R. Variational Method for the Solution of Problems of Equilibrium and Vibration. Bull. Amer. Math. Soc., 49, 1943, p. 1-43.

4. Clough R.W. The finite element method in plane stress analysis. J. Struct. Div., ASCE, Proc. 2nd A.S.C.E. Conf. on Electronic Computation, Sept 1960, p. 345-378.

5. Норри Д, Де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - 304 с.

6. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред / Пер. с англ. - М.: Мир, 1976. - 464 с.

7. Вержбицкий В.М. Основы численных методов: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2005. - 840 с.

8. Бате К.Д., Вилсон Е.Л. Численные методы анализа и метод конечных элементов / Пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1982. - 448 с.

9. Норри Д, Де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - 304 с.

10. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1979. - 392 с.

11. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов / Пер. с англ. - М.: Мир, 1977. - 349 с.

12. Ермолаев Ю.П., Пономарев М.Ф., Крюков Ю.Г. Конструкции и технология микросхем. - М.: Советское радио, 1980.

13. Конструирование и расчет больших гибридных интегральных схем, микросборок и аппаратуры на их основе / Под ред. Б.Ф. Высоцкого. - М.: Радио и связь, 1981.

14. Фомин А.В., Боченков Ю.И., Сорокопуд В.А. Технология, надежность и автоматизация производства БГИС и МСБ. - М.: Радио и связь, 1981

15. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем / Под ред. А.А. Васенкова. - М.: Энергия, 1977

16. Микропроцессорные БИС и микро-ЭВМ. Построение и применение / А.А. Васенков, Н.М. Воробьев, В.Л. Дшхунян и др.; Под ред. А.А. Васенкова. - М.: Советское радио, 1980

17. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Высшая школа, 1979

18. Малюх В.Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 192 с.

19. Финкельштейн Э. AutoCAD 2008 и AutoCAD LT 2008. Библия пользователя = AutoCAD 2008 and AutoCAD LT 2008 Bible. - М.: «Диалектика», 2007. - С. 1344.

20. Бондаренко С.В. AutoCAD для архитекторов. - М.: «Диалектика», 2009. - С. 592.

21. Дмитрий Тищенко Solo Autocad. Статья шестая // САПР и Графика. - М.: КомпьютерПресс, 2009. - №12. - С. 117-120.

22. Полещук Н.Н., Карпушкина Н.Г. AutoCAD 2006/2007. Новые возможности. - СПб.: Питер, 2004. - С. 204.

23. Шалумов А.С., Ваченко А.С., Фадеев О.А., Багаев Д.В. Введение в ANSYS: прочностной и тепловой анализ: Учебное пособие. - Ковров: КГТА, 2002. - 33 с.

24. Огородникова О.М. Конструкционный анализ в среде ANSYS: Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004. 68 с.

25. Дроконов, А.М. Ansys: Руководство по расчету критической частоты ротора: учеб. пособие/ А.М. Дроконов, В.В. Рогалев, А.В. Бирюков. - Брянск: БГТУ, 2010. - 79 с.

26. В.А. Бруяка, В.Г. Фокин, Я.В. Кураева. Инженерный анализ в ANSYS Workbench. - Издательство Самарского гос. тех. университета, 2013. - 149 с.

27. ANSYS Icepak 12.1. User's Guide. - ANSYS, Inc., 2009. - 961 p.

28. ГОСТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»

29. ГОСТ 12.1.005-88 (2001). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху санитарной зоны.

30. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.

Размещено на Allbest.ru