ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТОНКОПЛЕНОЧНОГО
ДАТЧИКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ 

Чебурахин Игорь Николаевич, главный технолог, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10) info@niifi.ru
Трофимов Алексей Анатольевич, доктор технических наук, профессор, кафедра информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) iit@pnzgu.ru
Ярославцева Дарья Александровна, инженер-конструктор, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского 8/10)  levik_92@mail.ru
Здобнов Сергей Александрович, технический директор, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского 8/10) sa_zdobnov@mail.ru
Тюрин Михаил Владимирович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт физических измерений (Россия, г. Пенза, ул. Володарского 8/10) preobrazovatel@niifi.ru

681.586.2 

DOI

10.21685/2307-5538-2020-4-2

Актуальность и цели. Имитационное моделирование рассматривается как начальный этап разработки датчико-преобразующей аппаратуры (ДПА) и систем
на их основе, работающих в «жестких» условиях эксплуатации в агрегатах и системах ракетно-космической техники.  Методы имитационного моделирования позволяют проанализировать поведение ДПА в «жестких» условиях эксплуатации. Целью имитационного моделирования является определение влияния внешних воздействующих факторов на работоспособность высокотемпературного тонкопленочного датчика измерительной системы избыточного давления (ИСИД) для подтверждения выбранных технических решений.
Материалы и методы. Среди современных численных методов расчета температурных полей, распределения радиальных и тангенциальных деформаций, виброускорений и другого наиболее подходящим является метод конечных элементов, используемый в специализированном программном обеспечении SolidWorks с модулем Simulation, позволяющий снизить затраты на проведение дорогостоящих и длительных циклов «проектирование – изготовление – испытания». Исследуемый высокотемпературный тонкопленочный датчик заменяется моделью, на которой проводятся расчеты с целью получения информации об объекте, работающем в «жестких» условиях эксплуатации.
Результаты. По результатам имитационного моделирования был проведен расчет температурных полей, определено распределение радиальных и тангенциальных деформаций тонкопленочного датчика. Выявлены возникающие напряжения и деформации в области проточки под воздействием виброускорений, а также определены резонансные частоты. Показана 3D-модель многоканального цифрового преобразователя ИСИД.

Ключевые слова

имитационное моделирование, тонкопленочный датчик, давление, внешние воздействующие факторы, температурное поле, вибрация

 Скачать статью в формате PDF

1. Джашитов, В. Э. Динамика температурно-возмущенных гироскопических приборов и систем / В. Э. Джашитов, В. М. Панкратов. – Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1998. – 236 с.
2. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. – Москва : Высш. шк., 1967. – 600 с.
3. Мусаев, Р. Ш. Имитационное моделирование чувствительного элемента тензорезистивного датчика абсолютного давления / Р. Ш. Мусаев, А. А. Трофимов, М. А. Фролов // Измерения. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2012. – № 2. – С. 51–55.
4. Фролов, М. А. Имитационное моделирование чувствительного элемента датчика давления струнного типа / М. А. Фролов, Р. Ш. Мусаев, А. А. Трофимов // Датчики и системы. – 2014. – № 7. – С. 22–25.
5. Имитационное моделирование пьезоэлектрического датчика давления / К. И. Бастрыгин, А. А. Трофимов, А. С. Баранов, А. А. Громова, П. Н. Ефимов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2017. – № 1 (19). – С. 20–28.
6. Мусаев, Р. Ш. Применение CALS-технологий и систем автоматизированного проектирования при создании датчико-преобразующей аппаратуры и систем для ракетно-космической техники и наземной космической инфраструктуры / Р. Ш. Мусаев, А. В. Ляшенко, М. В. Тюрин, Д. А. Ярославцева // Надежность и качество сложных систем. – 2019. – № 2 (26). – С. 91–102.
7. Алямовский, А. А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation / А. А. Алямовский. – Москва : ДМК Пресс, 2010. – 464 с.