ГОСТ Р 71836-2024
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ВИРТУАЛИЗАЦИИ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ И ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Methods of mathematical modeling and virtualization of testing of electronic component base and electronic equipment for mechanical effects during design
ОКС 29.100.01
31.020
Дата введения 2024-12-01
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт "АСОНИКА" (ООО "НИИ "АСОНИКА") и Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 165 "Системы автоматизированного проектирования электроники"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2024 г. № 1788-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
Причиной разработки стандарта является необходимость моделирования электронной компонентной базы (ЭКБ) и электронной аппаратуры (ЭА) на ранних этапах проектирования для снижения затрат на разработку, производство и обслуживание за счет повышения качества разработок. Стандарт является рекомендуемым методическим и не обязывает к применению системы автоматизированного проектирования (САПР), приводимой в качестве примера в настоящем стандарте. Применение стандарта при проектировании РЭА на основе ЭКБ отечественного производства (ЭКБ ОП) возможно только для ЭКБ, которая снабжена стандартизованными моделями для применения в САПР.
Стандарт распространяется на ЭКБ и ЭА. Его целью является применение математического моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ и ЭА на механические воздействия на ранних этапах проектирования, снижение затрат на разработку, производство и обслуживание за счет повышения качества разработок.
Применение математического моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ и ЭА на механические воздействия на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца позволит избежать отказов ЭКБ и ЭА или их значительно сократить на этапе испытаний опытного образца, сокращая тем самым количество испытаний опытного образца, возможные итерации по доработке схем и конструкций, затраты на разработку ЭКБ и ЭА при одновременном повышении качества и надежности, в том числе в критических режимах работы, делая ЭКБ и ЭА конкурентоспособными на отечественном и международном рынке (ГОСТ Р 70201 и [1]-[4]).
Использование только натурных испытаний ЭКБ и ЭА на внешние воздействующие факторы (ВВФ) без применения моделирования малоинформативно и неэффективно, так как на этапе проектирования не отслеживается большинство возможных отказов ЭКБ и ЭА; при испытаниях не проверяются критические режимы (либо это технически невозможно, либо дорого из-за возможных отказов испытуемых ЭКБ и ЭА); из-за недоработок проектирования ЭКБ и ЭА, вскрытых путем испытаний, возможно множество итераций: доработка проекта - испытания опытного образца - доработка проекта и так далее, что значительно увеличивает сроки и стоимость разработки; при натурных испытаниях практически невозможно воспроизвести комплексные (одновременно действующие) воздействия; невозможно установить датчики во всех точках конструкции ЭКБ и ЭА и контролировать их поведение, выбор контрольных точек при испытаниях субъективен и опирается в основном на опыт и интуицию.
Настоящий стандарт определяет методы математического моделирования и виртуализации испытаний электронной компонентной базы и электронной аппаратуры на механические воздействия при проектировании.
1.1 Настоящий стандарт предназначен для применения предприятиями промышленности и организациями при использовании цифровых двойников на ранних этапах проектирования, изготовления и испытаний ЭКБ и ЭА, а также на всех последующих этапах жизненного цикла (ЖЦ) ЭКБ и ЭА.
1.2 На ЭКБ и ЭА оказывают влияние механические воздействия - синусоидальная (гармоническая) вибрация, случайная вибрация, одиночный механический удар, многократный механический удар, линейное ускорение, акустический шум, статические (т.е. постоянные во времени) нагрузки, 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.
Механические воздействия могут приводить к нарушению прочности и устойчивости ЭКБ и ЭА. Настоящий стандарт определяет методы, позволяющие моделировать и проводить виртуальные испытания ЭКБ и ЭА при механических воздействиях с целью обеспечения их устойчивости и прочности.
1.3 Требования настоящего стандарта не распространяются на рассмотрение всех проблем проектирования и обеспечения надежности изделий.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 4.403 Система показателей качества продукции. Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Номенклатура показателей
ГОСТ 23.205 Обеспечение износостойкости изделий. Ускоренные ресурсные испытания с периодическим форсированием режима
ГОСТ 25.504 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости
ГОСТ 25.507 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытания на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования
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 30630.1.5 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие акустического шума (вибрация, акустическая составляющая)
ГОСТ 30630.1.9 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Особенности цифрового управления испытаниями на воздействие широкополосной случайной вибрации
ГОСТ 30630.1.10 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Удары по оболочке изделия
ГОСТ 30631 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации
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 57188 Численное моделирование физических процессов. Термины и определения
ГОСТ Р 70201 Системы автоматизированного проектирования электроники. Оптимальное сочетание натурных и виртуальных испытаний электроники на надежность и внешние воздействующие факторы. Требования и порядок проведения при выполнении технического задания на НИОКР
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.
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 21964, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 вибрация: Движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин.
3.1.2 синусоидальная (гармоническая) вибрация: Колебания, при которых значения колеблющейся величины (характеризующей вибрацию) изменяются во времени по закону:
,
где t - время;
А, ,
- постоянные параметры (А - амплитуда;
- фаза;
- начальная фаза;
- угловая частота).
3.1.3 случайная вибрация: Колебания, представляющие собой случайный колебательный процесс, при котором колеблющиеся точки могут совершать нерегулярные и неповторяющиеся циклы движения в пространстве.
3.1.4 удар: Движение, при котором имеет место взаимодействие движущихся тел, сопровождающееся частичным или полным переходом кинетической энергии соударяющихся тел в потенциальную энергию упругой деформации и в так называемую внутреннюю энергию тел, увеличение которой приводит к нагреву.
Примечание - Механический удар может быть одиночного и многократного действия.
3.1.5 линейные ускорения: Ускорения, возникающие при движении наземных транспортных средств в летательных аппаратах, во вращающихся деталях механизмов, в ракетах и снарядах - во всех движущихся объектах.
Примечание - Линейные ускорения могут возникать при прямолинейном, криволинейном и вращательном движениях.
3.1.6 акустический шум: Беспорядочные механические колебания, амплитуды и фазы которых изменяются во времени.
Примечание - Эти колебания распространяются в газообразной, жидкой и твердой средах.
3.2 Сокращения
В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ВВФ - внешние воздействующие факторы;
КМП - коэффициент механических потерь;
ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина;
СПУ - спектральная плотность ускорения;
ТЗ - техническое задание;
ТУ - техническое условие;
ЭА - электронная аппаратура;
ЭВМ - электронная вычислительная машина;
ЭКБ - электронная компонентная база.
4.1 Целью настоящего стандарта является оказание методической помощи предприятиям промышленности и организациям в применении моделирования и виртуализации испытаний ЭКБ и ЭА на механические воздействия на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца (ГОСТ 30630.0.0, ГОСТ 17516.1, ГОСТ 17516, ГОСТ 30631, ГОСТ 16962, ГОСТ 4.403, ГОСТ 23.205, ГОСТ 27609).
Для достижения поставленной цели в стандарте решены следующие задачи (ГОСТ Р 70201 и [1]-[4]):
разработаны методы, позволяющие моделировать и проводить виртуальные испытания ЭКБ и ЭА при механических воздействиях с целью обеспечения их устойчивости и прочности (ГОСТ Р 57188);
предложено программное обеспечение для математического моделирования и виртуализации испытаний ЭКБ и ЭА на механические воздействия при проектировании на основе применения ПЭВМ;
установлен порядок применения данных методов и программного обеспечения на стадиях проектирования и изготовления, а также удостоверения заказчика в том, что на стадиях конструирования и производства выполнены оценки возможных вариантов конструктивного исполнения ЭКБ и ЭА с точки зрения достижения заданных ТЗ эксплуатационных характеристик.
4.2 Организация работ по применению методов математического моделирования и виртуализации испытаний ЭКБ и ЭА на механические воздействия при проектировании