计算机机械振动加固技术应用论文

计算机应用论文 时间:2018-01-19 我要投稿

  计算机机械振动加固技术应用论文

  【摘 要】阐述了计算机在恶劣环境卜使用的实际情况,在总结实际经验的基础上,提出了加固计算机的一此措施,较好地解决了加固计算机在恶劣环境卜使用的问题

  【关键词】加固计算机 恶劣环境 机械振动 振动设计

  1引言

  随着部队信息化建设的加快,计算机在部队中的作用越来越大,在信息化战场上的作用和地位日益凸出。

  但是在复杂恶劣的战场环境中,未经加固的普通商用计算机极易出现故障,难以保持正常稳定地工作,直接制约和影响着信息系统的作战效能。

  计算机的脆弱性和不稳定性成为作战系统的“软肋”,如何对计算机进行特殊加固,提高系统的稳定性和安全性显得至关重要,成为信息化建设中履待解决的现实问题。

  根据近些年加固计算机的研制工作,结合实际工作经验探讨一下计算机的加固技术。

  2加固计算机(主机)的机械振动分析

  计算机(主机)主要有几部分组成:电源、主板、各种功能板卡、硬盘、光3、软驭(现多数计算机已不配装)等,下面仅就主板部分进行机械振动分析:主板是计算机的核心器件,它将各种功能性的元器件集成在一块电路板上,不仅有计算机工作的心脏CPU,还为各种板卡配备了插口,包括内存、声卡、显卡、网卡等板卡,因为主板要放置的东西比较多,面积也比较大,在受到振动时尤其容易损坏,振动对印制板电路的影响主要是电路板的往复变形。

  受到振动的印制板电路往复变形越大,元器件承受的弯曲应力越大,当应力达到某一定值时,将会导致元件的引脚断裂,焊接焊点脱落、焊盘剥离等,对设备造成故障。

  同时安插在主板上的各种板卡也因受到振动而松动,导致接触不良,影响计算机的正常工作,与计算机主板连接的硬盘线插头、软驭线插头、光驭线插头也会因振动而松动,造成计算机的数据丢失或不能正常工作。

  3加固计算机主板部分的机械振动设计

  要判断电路板能否经得住振动试验,首先要计算出印制板的许用共振频率队]和应用频率、加速度和振幅的关系。

  安装在印制电路板上的元器件,在振动过程中遭受破坏的主要原因是印制板的往复弯曲变形,当印制板受到振动以后,其振幅响应达到一定大小,将会导致元器件引脚和焊点等出现损伤。

  因此,设计中应控制振幅的量值。

  对矩形印制电路板而言,同样的振幅,在平行于短边方向上应变较大,所以该边安装的元器件容易出现损伤。

  基于这一点,计算印制电路板的允许振幅时是以其短边尺寸为依据。

  经验公式:8=0.003xb. (1)式中:b――印制板中心允许的最大位移变形;b――印制板的短边尺寸(cm)。

  该公式的意义在于任何一块矩形印制电路板,欲保证在振动环境中能可靠地工作,其最大振幅不得大于ε,为抗振设计给出了一个控制的具体数值,从而可以依据振幅、加速度、频率三者的关系求出振幅A不得超出ε情况下的共振频率。

  依据基本公式: G=A xf Z/25 ( 2 )

  可得: A=25xG/f?(3)

  式中:A―振幅(cm),其值应不大于ε,G―加速度(g),其值等于输入加速度乘以传递率Q;即G=GinX; fn一频率(Hz).

  由于在共振时.振幅A才获得最大值.如将A换为ε,即在共振状态不允许A =ε,此时f.便看作为共振频率f.,(2)式即可改写为:fn.=(25xGinxQ/8 )05 (4)

  因为已经认定,振幅A不得大于印制电路板的允许变形量ε,令A =ε,所以,为权宜之计,可将f,命名为许用共振频率,记为以1,即:[fn] ≥25xGinxQ/8 )05(5)

  在应用(4)式进行计算时,我们假定印制电路板上元器件均匀分布,即假定印制电路板为均布载荷,处于基木共振型状态,并且将它近似的简化为单自由度系统。

  因此,所得到的计算结果与实际测试值会有一定差别。

  传递率口表示振动过程中最大输出力和最大输入力之比,其值取决于系统的阻尼。

  我们关心的是在共振情况卜的传递率口,当频率比为1,即共振发生时其:

  Q=[0.5(1+4Dz) /D]05 (6)式中:D阻尼比,此值可从减振系统所使用的减振器参数中获得。

  计算出来的[fn]表示设备在经受输入加速度为Gin的振动时,要使印制电路板的弯曲变形不大于允许值,它的共振频率必须大于或者等于以1。

  印制电路板的实际共振频率f值为可通过查资料,直接使用。

  如果上面计算的共振频率大fn<[fn]或者验算结果A≥ε,都说明所设计的印制电路板刚度不足,应当采取相应措施进行加固:

  方法一:采取加大印制板厚度的办法来降低传递率Q值,也能获得较好的效果。

  这里最简单的是喷涂保护涂层,即用聚氨脂三防漆喷涂印制电路板,它既对盐雾、潮湿和霉菌起到防护作用,也加大印制电路板的厚度和强度,减小了振动的影响。

  方法二:由于实践中加固计算机是在商用或工控机基础上后做得加固,而现在的主板集成度较高,为此,可通过用垫柱支撑,用带有卡槽的压条支撑主板边缘,并将主板通过这些措施固定在一定厚度且刚度和强度满足振动条件的基板上,从而增加主板的刚度和强度,同时对经过加固的主板组件采用有限浮动结构,通过试验证明效果良好。

  而对于与计算机主板连接的硬盘线插头、软驭线插头、光驭线插头,为防止振动带来的松动,用压板把各个插头压在主板上,与主板形成刚性连接,从根木上解决了振动的问题。

  4结束语

  随着军队信息化水平的提高,加固计算机的应用越来越广泛,对加固计算机的要求越来越高,加固计算机的机械振动设计也在科技日益发展的今大提到日程上来,并且许多设计者已按相关的设计原则进行了设计。

  参考文献:

  [1]季馨.电子设备振动分析与试验[M]. 福建:东南大学出版社,1992.10.

  [2]陈屹,谢华现代设计方法及其应用[M]西安:西北工业大学出版社1998.

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