ГОСТ 16962 Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний
ГОСТ 17516 Изделия электротехнические. Условия эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды
ГОСТ 17516.1 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 21964 Внешние воздействующие факторы. Номенклатура и характеристики
ГОСТ 27609 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Основные положения и требования к проведению и нормативно-техническому обеспечению
ГОСТ 30630.0.0 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования
ГОСТ 30631 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации
ГОСТ Р 51502 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие случайной широкополосной вибрации с использованием цифровой системы управления испытаниями
ГОСТ Р 51805 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие линейного ускорения
ГОСТ Р 52862 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие акустического шума (вибрация, акустическая составляющая)
ГОСТ Р 57188 Численное моделирование физических процессов. Термины и определения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 21964.
4.1 Целью настоящего стандарта является оказание методической помощи предприятиям промышленности и организациям в применении моделирования и виртуализации испытаний изделий на механические воздействия на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца по ГОСТ 30630.0.0, ГОСТ 17516.1, ГОСТ 17516, ГОСТ 30631, ГОСТ 16962, ГОСТ 4.403, ГОСТ 23.205, ГОСТ 27609.
- разработаны требования к методам, позволяющим моделировать и проводить виртуальные испытания изделий при механических воздействиях с целью обеспечения их устойчивости и прочности по ГОСТ Р 57188;
- разработаны требования к программному обеспечению для математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на механические воздействия при проектировании на основе применения персональной электронно-вычислительной машины.
4.2 Методы математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на механические воздействия предназначены для использования подразделениями предприятий, на которые возложены соответствующие задачи, для замены испытаний изделий компьютерным моделированием на внешние механические воздействия еще до изготовления, что позволит значительно сэкономить денежные средства и сократить сроки создания изделий при одновременном повышении качества и надежности за счет сокращения количества испытаний.
4.3 Рекомендации, приведенные в настоящем стандарте, должны использоваться специалистами - разработчиками изделий в процессе проектирования с целью выбора и предварительной оценки эффективности конструкторских решений в части обеспечения требований стойкости к воздействию механических факторов, а также с целью оптимизации программ испытаний опытных и серийных образцов изделий.
5 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на отсутствие резонансных частот в заданном диапазоне частот
5.1 Испытания на обнаружение резонансных частот должны проводиться с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и планах испытаний, в требуемом диапазоне частот с соответствующими перегрузками.
5.2 Метод испытаний должен позволять осуществлять поиск резонансных частот путем плавного изменения частоты при поддержании постоянного ускорения. Скорость изменения частоты при этом должна быть такой, чтобы обеспечить возможность обнаружения и регистрации резонансов, но не более чем октава в минуту (октавой считается диапазон частот, у которого отношение высшей частоты к низшей равно двум).
5.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий должны проводиться исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие гармонической вибрации.
5.4.1 Устранение ошибок
1) Проверить всю модель на пересечения деталей друг относительно друга - пересечений деталей быть не должно.
2) Склеить детали относительно друг друга.
3) Не допускать вариантов, когда одна деталь касается другой по линии или точке (поверхностью касания двух деталей является линия или точка), т.е. одна деталь должна касаться другой по некой поверхности с какой-либо площадью.
5.4.2 Упрощение
1) Убрать все крепежные детали, все винты.
2) Убрать фаски, лыски, мелкие скругления с радиусом менее 2 мм.
3) Поверхности сложной формы - мелкие оребрения крупных поверхностей сделать гладкими.
4) Если в модели есть шестигранники (в сечении детали шестигранник), скруглить грани шестигранника радиусом скругления 1 мм.
5) После проведения перечисленных упрощений удалить все отверстия всех деталей, кроме крепежных отверстий изделия.
6) Сохранить модель в формате STEP (IGES) как твердотельную.
5.5 Требования к параметрам материалов изделия
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент Пуассона.
5.5.2 При отсутствии физико-механических параметров материалов изделия, указанных в 5.5.1, их необходимо получить путем идентификации.
- коэффициент жесткости по оси X;
- коэффициент жесткости по оси Y;
- коэффициент жесткости по оси Z.
5.6.2 При отсутствии параметров амортизаторов, указанных в 5.6.1, их необходимо получить путем идентификации.
5.7 Требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов
5.7.1 Идентификация должна проводиться при гармонической вибрации. Критерий идентификации имеет вид
, (1)где f1, f2 - начальная и конечная частота диапазона гармонической вибрации соответственно;
f - текущее значение частоты;
- ошибка;Y,
5.7.2 Задача идентификации формулируется в следующем виде: необходимо найти такие значения параметров математической модели, которые удовлетворяют минимуму функции цели и лежат в области допустимых значений параметров, т.е. задача идентификации сводится к задаче оптимизации. Функция цели имеет вид
, (2)где m - количество точек измерения по частоте;
a0,i, ap,i - экспериментальное и расчетное значения виброускорения на i-й частоте гармонической вибрации.
5.7.3 Для решения задачи идентификации используется компьютерный измерительный стенд, включающий вибростенд. Вначале проводится эксперимент: испытуемое изделие устанавливается на вибростенд и с помощью вибродатчика (желательно бесконтактного, чтобы не вносить дополнительных погрешностей) и виброизмерительной аппаратуры снимается зависимость амплитуды виброускорения от частоты возмущающих колебаний. Далее результаты эксперимента заносятся в ЭВМ и путем оптимизации определяются параметры математической модели.
5.7.4 Идентификация должна проводиться последовательно в определенном порядке, так как желательно иметь как можно меньше неопределенных параметров (в лучшем случае - один).
5.8 Требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний
5.8.1 Должен быть определен объем выборки.
5.8.2 Должны быть выбраны методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения резонансной частоты.
5.8.3 Должны быть сделаны выводы о наличии резонансных частот.
5.9 На рабочих станциях пользователей необходимо установить прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 5.3.
- 3D-модели конструкций изделий без виброизоляторов в формате STEP;
- 3D-модели конструкций изделий, установленных на виброизоляторах.
6 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на воздействие статических нагрузок (гравитации, давления, распределения температур)
6.1 Испытания на воздействие статических нагрузок (гравитации, давления, распределения температур) проводятся с целью проверки способности изделий выполнять свои функции под действием статических (т.е. постоянных во времени) нагрузок, которые в общем случае могут быть вызваны:
- разностью давления;
- статической инерционной нагрузкой под действием собственного веса (гравитацией);
- распределением температур (тепловым расширением);
- одновременным воздействием всех вышеперечисленных факторов.
6.2 Метод испытаний должен позволять:
6.2.1 Использовать два способа задания давления:
- давление для отдельно взятой поверхности;
- давление для группы поверхностей.
6.2.2 Смоделировать действие силы тяжести как частный случай силы гравитации. Для этого нужно задать ось гравитации, совпадающую с вертикальной осью модели, а ускорение задать равным ускорению свободного падения на Земле (9,81 м/с2). Направление гравитации против вертикальной оси модели.
6.2.3 Задать распределение температур (начальное и конечное).
6.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий проводятся исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие статических нагрузок (гравитации, давления, распределения температур).
6.4 Выполняют требования к 3D-модели изделия, созданной в CAD-системе (см. 5.4).
6.5 Требования к параметрам материалов изделия
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент Пуассона;
- коэффициент теплового расширения (для теплового расширения).
6.5.2 При отсутствии физико-механических параметров материалов изделия, указанных в 6.5.1, их необходимо получить путем идентификации.
6.6 Выполняют требования к параметрам амортизаторов (см. 5.6).
6.7 Выполняют требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов (см. 5.7).
6.8 Требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний
6.8.1 Определяют объем выборки.
6.8.2 Выбирают методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения перемещения и механического напряжения.
6.8.3 Должны быть сделаны выводы о соответствии перемещений по всем осям и суммарных, а также механических напряжений в конструкциях изделий допустимым значениям по нормативно-технической документации.
6.9 На рабочих станциях пользователей устанавливают прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 6.3.
6.10 Составляют перечень моделей, используемых для испытаний (см. 5.10).
7 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на виброустойчивость и вибропрочность воздействием синусоидальной или случайной широкополосной вибрации
7.1 Испытания на воздействие синусоидальной или случайной широкополосной вибрации проводят с целью определения степени годности изделия путем выявления возможных механических повреждений, позволяющих судить о конструктивной прочности изделия, а также оценка ухудшения заданных значений параметров изделия по ГОСТ Р 51502.
В том числе должны рассматриваться математическое моделирование и виртуализация испытаний изделий на воздействие синусоидальной вибрации с повышенной амплитудой ускорения и на воздействие случайной широкополосной вибрации с повышенной спектральной плотностью ускорения (в критических режимах, в том числе невоспроизводимых при натурных испытаниях).
7.2 Испытания проводят следующими методами:
7.2.1 Методом фиксированных частот синусоидальной вибрации.
7.2.2 Методом качающейся частоты.
7.2.3 Методом испытаний на воздействия широкополосной случайной вибрации.
7.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий должны проводиться исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие гармонической и случайной вибрации.
7.4 Выполняют требования к 3D-модели изделия, созданной в CAD-системе (см. 5.4).
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент Пуассона;
- коэффициент механических потерь (КМП) для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП от напряжения.
7.5.2 При отсутствии физико-механических параметров материалов изделия, указанных в 7.5.1, их необходимо получить путем идентификации.
- коэффициент жесткости по оси X;
- коэффициент жесткости по оси Y;
- коэффициент жесткости по оси Z;
- КМП по оси X для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Y для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Z для линейного участка зависимости КМП от напряжения растяжения-сжатия;
- коэффициент зависимости КМП по оси X от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Y от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Z от напряжения растяжения-сжатия.
7.6.2 При отсутствии параметров амортизаторов, указанных в 7.6.1, их необходимо получить путем идентификации.
7.7 Выполняют требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов (см. 5.7).
7.8 Требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний
7.8.1 Необходимо определить объем выборки.
7.8.2 Необходимо выбрать методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения резонансной частоты, ускорения, перемещения, механического напряжения, времени до усталостного разрушения.
7.8.3 Должны быть сделаны выводы о соответствии резонансных частот, ускорений, перемещений, механических напряжений в изделиях, а также времени до усталостного разрушения в конструкциях изделий допустимым значениям по нормативно-технической документации.
7.9 На рабочих станциях пользователей устанавливают прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 7.3.
7.10 Составляют перечень моделей, используемых для испытаний (см. 5.10).
8 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на ударную устойчивость и ударную прочность при воздействии одиночного и многократного механического удара
8.1 Испытания на воздействие одиночного и многократного механического ударов проводят для проверки способности изделия выполнять свои функции после прекращения этого воздействия.
8.2 Метод испытаний должен позволять определять как ударную прочность, так и ударную устойчивость.
8.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий проводятся исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие одиночного и многократного механического удара.
8.4 Выполняют требования к 3D-модели изделия, созданной в CAD-системе (см. 5.4).
8.5 Требования к параметрам материалов изделия
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент Пуассона;
- коэффициент механических потерь (КМП) для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП от напряжения.
8.5.2 При отсутствии физико-механических параметров материалов изделия, указанных в 8.5.1, их необходимо получить путем идентификации.
8.6 Требования к параметрам амортизаторов
- коэффициент жесткости по оси X;
- коэффициент жесткости по оси Y;
- коэффициент жесткости по оси Z;
- КМП по оси X для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Y для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Z для линейного участка зависимости КМП от напряжения растяжения-сжатия;
- коэффициент зависимости КМП по оси X от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Y от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Z от напряжения растяжения-сжатия.
8.6.2 При отсутствии параметров амортизаторов, указанных в п. 8.6.1, их необходимо получить путем идентификации.
8.7 Требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов
, (3)где t1 - длительность ударного импульса;
t - текущее значение времени;
- ошибка;Y,
8.7.2 Задача идентификации формулируется в следующем виде: необходимо найти такие значения параметров математической модели, которые удовлетворяют минимуму функции цели и лежат в области допустимых значений параметров, т.е. задача идентификации сводится к задаче оптимизации. Функция цели имеет вид
, (4)где m - количество точек измерения по частоте;
a0,i, ap,i - экспериментальное и расчетное значения ударного ускорения в i-й момент времени.
8.7.3 Для решения задачи идентификации используют компьютерный измерительный стенд, включающий ударный стенд. Вначале проводится эксперимент: испытуемое изделие устанавливается на ударный стенд и с помощью ударного датчика (желательно бесконтактного, чтобы не вносить дополнительных погрешностей) и удароизмерительной аппаратуры снимется зависимость ударного ускорения от времени ударного импульса. Далее результаты эксперимента заносят в ЭВМ и путем оптимизации определяют параметры математической модели.
8.7.4 Идентификация должна проводиться последовательно в определенном порядке, так как желательно иметь как можно меньше неопределенных параметров (в лучшем случае - один).
8.8 Выполняют требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний.
8.8.1 Определяют объем выборки.
8.8.2 Выбирают методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения ускорения, перемещения, механического напряжения, времени до усталостного разрушения при многократном механическом ударе.
8.8.3 Должны быть сделаны выводы о соответствии ускорений, перемещений, механических напряжений в изделиях, а также времени до усталостного разрушения при многократном механическом ударе в конструкциях изделий допустимым значениям по нормативно-технической документации.
8.9 На рабочих станциях пользователей устанавливают прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 8.3.
8.10 Составляют перечень моделей, используемых для испытаний (см. 5.10).
9 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на воздействие линейного ускорения
9.1 Испытаниям на воздействие линейных ускорений в целях определения прочности или устойчивости подвергаются те изделия, которые не испытываются на воздействие одиночных ударов с ускорением, равным или большим, чем линейное. Эффект воздействия при данных условиях испытаний оказывается одинаковым. Однако если в конструкцию изделия входят подвижные детали и узлы, то при одиночных ударах возникают силы, направление которых не совпадает с силами, вызванными линейными ускорениями. Вследствие этого указанные испытания проводят самостоятельно по ГОСТ Р 51805.
9.2 Метод испытаний должен позволять определять как прочность, так и устойчивость при воздействии линейного ускорения.
9.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий проводят исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие линейного ускорения.
9.4 Выполняют требования к 3D-модели изделия, созданной в CAD-системе (см. 5.4).
9.5 Требования к параметрам материалов изделия
- плотность;
- модуль упругости;
- коэффициент Пуассона;
- коэффициент механических потерь (КМП) для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП от напряжения.
9.5.2 При отсутствии физико-механических параметров материалов изделия, указанных в 9.5.1, их необходимо получить путем идентификации.
9.6 Требования к параметрам амортизаторов
- коэффициент жесткости по оси X;
- коэффициент жесткости по оси Y;
- коэффициент жесткости по оси Z;
- КМП по оси X для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Y для линейного участка зависимости КМП от напряжения изгиба;
- КМП по оси Z для линейного участка зависимости КМП от напряжения растяжения-сжатия;
- коэффициент зависимости КМП по оси X от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Y от напряжения изгиба;
- коэффициент зависимости КМП по оси Z от напряжения растяжения-сжатия.
9.6.2 При отсутствии параметров амортизаторов, указанных в 9.6.1, их необходимо получить путем идентификации.
9.7 Требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов
9.8 Выполняют требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний.
9.8.1 Определяют объем выборки.
9.8.2 Выбирают методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения ускорения, перемещения, механического напряжения, времени до усталостного разрушения.
9.8.3 Должны быть сделаны выводы о соответствии ускорений, перемещений, механических напряжений в изделиях, а также времени до усталостного разрушения в конструкциях изделий допустимым значениям по нормативно-технической документации.
9.9 На рабочих станциях пользователей устанавливают прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 9.3.
9.10 Составляют перечень моделей, используемых для испытаний (см. 5.10).
10 Требования к методу математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на воздействие акустического шума
10.1 Для выявления степени воздействия акустического шума на изделия проводят испытания, целью которых является определение способности изделий выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделия в условиях воздействия повышенного акустического шума по ГОСТ Р 52862.
10.2 Испытания на воздействие акустических шумов могут проводиться двумя основными методами: методом воздействия на изделие случайного акустического шума и методом воздействия на изделие акустического тона меняющейся частоты. Выбор метода испытаний в принципе определяется условиями эксплуатации изделия.
10.3 Моделирование и виртуальные испытания изделий проводят исключительно с помощью программного обеспечения, предназначенного для моделирования изделий на воздействие акустического шума.
10.4 Выполняют требования к 3D-модели изделия, созданной в CAD-системе (см. 5.4).
10.5 Выполняют требования к параметрам материалов изделия (см. 7.5).
10.6 Выполняют требования к параметрам амортизаторов (см. 7.6).
10.7 Выполняют требования к методикам идентификации физико-механических параметров материалов изделий и параметров амортизаторов (см. 5.7).
10.8 Требования к обработке, анализу и оценке результатов испытаний
10.8.1 Определяют объем выборки.
10.8.2 Выбирают методы статистической обработки результатов испытаний для определения выборочного среднего значения, выборочной дисперсии и выборочного среднего квадратического отклонения резонансной частоты, ускорения, перемещения, механического напряжения, времени до усталостного разрушения
10.8.3 Должны быть сделаны выводы о соответствии резонансных частот, ускорений, перемещений, механических напряжений в изделиях, а также времени до усталостного разрушения в конструкциях изделий допустимым значениям по нормативно-технической документации.
10.9 На рабочих станциях пользователей устанавливают прикладное программное обеспечение, отвечающее требованиям 10.3.
10.10 Перечень моделей, используемых для испытаний (см. 5.10).
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/pnst_predvaritelnyj-nacionalnyj-standart/2/pnst_57046.html
На правах рекламы:
|
||||||||||||||||||||