RU2666964C1 - Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts - Google Patents

Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts Download PDF

Info

Publication number
RU2666964C1
RU2666964C1 RU2017139936A RU2017139936A RU2666964C1 RU 2666964 C1 RU2666964 C1 RU 2666964C1 RU 2017139936 A RU2017139936 A RU 2017139936A RU 2017139936 A RU2017139936 A RU 2017139936A RU 2666964 C1 RU2666964 C1 RU 2666964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
damping material
electronic unit
composite
carbon nanotubes
shock
Prior art date
Application number
RU2017139936A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Вячеславович Петрунин
Сергей Николаевич Курков
Дмитрий Сергеевич Курков
Владимир Иванович Волчихин
Дмитрий Владимирович Артамонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет")
Priority to RU2017139936A priority Critical patent/RU2666964C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666964C1 publication Critical patent/RU2666964C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06Hermetically-sealed casings

Abstract

FIELD: electronic equipment.SUBSTANCE: use to protect electronic unit. Essence of invention lies in fact that electronic unit housing in form of base with walls is filled with damping material, and as damping material, composition of high strength composite is used comprising polymer matrices with small percentage addition of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and binder that ensures homogeneity of composite selected so that in zone of inertial action due to proposed damping material, natural frequency of electronic unit is shifted to high frequency region.EFFECT: providing possibility of increasing efficiency of protection of electronic unit from shock and vibration effects.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам защиты от инерционных ударных и вибрационных воздействий электронных блоков, а более конкретно, к способам защиты от инерционных ударных и вибрационных воздействий электронных блоков, эксплуатируемых в условиях инерционных нагрузок, к которым относятся в первую очередь, электронные блоки авиационной, ракетной и транспортируемой техники.The invention relates to methods of protection against inertial shock and vibration effects of electronic units, and more specifically, to methods of protection against inertial shock and vibration effects of electronic units operated under inertial loads, which primarily include electronic units of aviation, missile and transported technicians.

Известно устройство "Радиоэлектронный блок" (см. а.с. №1594714 от 06.05.88 г., опубликовано в бюллетене "Изобретения" №35 от 23.09.90), содержащее корпус в виде основания со стенками, в котором установлены печатные платы и прокладки из вибропоглощающего материала. Платы установлены таким образом, что соотношение частот собственных колебаний смежных плат, а также крайней платы и основания больше или равно двум.The known device "Radio electronic block" (see AS No. 1594714 dated 05/06/88, published in the "Inventions" No. 35 dated 09/23/90), containing a case in the form of a base with walls, in which printed circuit boards and gaskets made of vibration-absorbing material. The boards are installed in such a way that the ratio of the natural frequencies of adjacent boards, as well as the extreme board and base, is greater than or equal to two.

Недостатком известного способа реализованного в известном устройстве является то, что данный способ защищает устройство только от воздействия вибрационных нагрузок.A disadvantage of the known method implemented in the known device is that this method protects the device only from exposure to vibrational loads.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ защиты аппаратуры от ударных воздействий, реализованный в устройстве для защиты от механических воздействий (см. патент RU 2302091 от 15.08.2005 г., опубликован в БИ № 18, 27.06.2007 г.), согласно которому пакет печатных плат устанавливают на амортизирующих прокладках внутри одного корпуса, который заполняют дискретными рабочими средами (ДРС). Корпус выполняют деформируемым и размещают в другом жестком корпусе, пространство между корпусами заполняют демпфирующим материалом - полимерным компаундом.Of the known closest in technical essence is a method of protecting equipment from shock, implemented in a device for protection against mechanical stress (see patent RU 2302091 from 08/15/2005, published in BI No. 18, 06/27/2007), according to to which a package of printed circuit boards is installed on shock-absorbing gaskets inside one housing, which is filled with discrete working media (DLS). The body is made deformable and placed in another rigid body, the space between the bodies is filled with a damping material - a polymer compound.

Однако, этот способ не позволяет обеспечить эффективную защиту электронного блока от ударных и вибрационных воздействий, вызывающих вынужденные колебания, отрицательно влияющих на работу электронного блока, так как демпфирующий материал прототипа, имеет невысокую прочность. Применение демпфирующего материала прототипа приводит к тому, что в зоне действия инерционной нагрузки собственные частоты колебаний электронного блока, становятся близкими к низкочастотной составляющей энергетического спектра ударного воздействия. However, this method does not provide effective protection of the electronic unit from shock and vibration, causing forced vibrations, adversely affecting the operation of the electronic unit, since the damping material of the prototype has a low strength. The use of the damping material of the prototype leads to the fact that in the zone of inertial load, the natural frequencies of the oscillations of the electronic unit become close to the low-frequency component of the energy spectrum of the impact.

Указанный недостаток приводит, в свою очередь, к появлению вынужденных колебаний, достаточно близких к резонансным колебаниям и как следствие, к увеличению вероятности разрушения элементов электронных блоков.This drawback leads, in turn, to the appearance of forced oscillations close enough to resonant oscillations and, as a consequence, to an increase in the probability of destruction of electronic components.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности защиты электронного блока от ударных и вибрационных воздействий.The technical result of the proposed method is to increase the efficiency of protecting the electronic unit from shock and vibration.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что элементы электронного блока размещаются в полости корпуса, внутренний объём которого заполняют демпфирующим материалом.The essence of the proposed method lies in the fact that the elements of the electronic unit are placed in the cavity of the housing, the internal volume of which is filled with damping material.

Согласно предлагаемому изобретению в качестве демпфирующего материала применяют состав композита с высокой прочностью, жесткостью и твердостью, включающий матрицы полимера с небольшим процентным добавлением вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок и вещества, обеспечивающего однородность композита, подобранного таким образом, чтобы в зоне инерционного воздействия за счет предлагаемого демпфирующего материала обеспечивается смещение собственной частоты колебаний электронного блока в область высоких частот.According to the invention, the composition of the composite with high strength, rigidity and hardness is used as a damping material, including polymer matrices with a small percentage of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and a substance providing uniformity of the composite, selected so that in the zone of inertial action due to the proposed damping the material provides a shift in the natural frequency of oscillations of the electronic unit in the region of high .

Причем добавка вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок и вещества, обеспечивающего однородность композита составляет 3-7 % массы матриц полимера демпфирующего материала, увеличивающая модуль Юнга Е нанокомпозита до значения, выбираемого из условия, учитывающего максимальное значение осевого ускорения аmax, действующего в экстремальных условиях применения, и нормируемое значение осевого ускорения аn Moreover, the addition of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and a substance ensuring the uniformity of the composite is 3-7% of the mass of the polymer matrix of the damping material, increasing the Young's modulus E of the nanocomposite to a value selected from a condition that takes into account the maximum value of axial acceleration a max acting under extreme conditions of use, and the normalized value of axial acceleration a n

Е = 350 – (аmax – аn) / аmax, МПа.E = 350 - (amax - butn) / butmax, MPa

Угол отклонения углеродных нанотрубок от продольной оси матрицы полимера составляет от 0 до 8°.The angle of deviation of carbon nanotubes from the longitudinal axis of the polymer matrix is from 0 to 8 °.

Такое сочетание новых признаков с известными позволяет повысить эффективность защиты электронного блока от ударных и вибрационных воздействий, характерных для систем управления авиационной, ракетной и транспортируемой техникиThis combination of new features with the known ones makes it possible to increase the efficiency of protecting the electronic unit from shock and vibration influences characteristic of control systems for aircraft, rocket and transport equipment

Применение в качестве демпфирующего материала наноструктурируемого материала, обладающего высокой жесткостью, прочностью и твердостью, позволяет повысить модуля упругости Е.The use of a nanostructured material with high stiffness, strength, and hardness as a damping material makes it possible to increase the elastic modulus E.

Следовательно, за счет повышения модуля упругости Е, обеспечивается смещение собственных частот колебаний электронного блока в область высоких частот, что приводит к снижению амплитуды вынужденных колебаний, быстрому затуханию колебательного процесса и как результат - к снижению вероятности разрушения элементов электронных блоков.Therefore, by increasing the elastic modulus E, the natural frequencies of the electronic unit oscillations are shifted to the high frequency region, which leads to a decrease in the amplitude of the forced oscillations, a rapid attenuation of the oscillatory process and, as a result, to a decrease in the probability of destruction of the electronic unit elements.

Смещение собственных частот колебаний электронного блока в область высоких частот, одновременно приводит к фазовому сдвигу между вынужденными и собственными частот колебаниями.The shift of the natural frequencies of oscillations of the electronic unit to the high-frequency region, simultaneously leads to a phase shift between forced and natural frequencies of oscillations.

Предлагаемый способ защиты электронных блоков от инерционных ударных и вибрационных воздействий иллюстрируется чертежами.The proposed method of protecting electronic components from inertial shock and vibration is illustrated by drawings.

На фиг.1, показана схема устройства реализующего заявляемый способ защиты электронных блоков от инерционных ударных и вибрационных воздействий его осуществления.Figure 1, shows a diagram of a device that implements the inventive method of protecting electronic components from inertial shock and vibration effects of its implementation.

Устройство содержит (фиг.1):The device contains (figure 1):

1 – корпус;1 - housing;

2 – электронный блок;2 - electronic unit;

3 – демпфирующий материал;3 - damping material;

4 – матрица полимера;4 - polymer matrix;

5 – многослойные углеродные нанотрубки;5 - multilayer carbon nanotubes;

6 – связующее вещество.6 - a binder.

Известно применение демпфирующего материала из нанокомпозита, например, см. Михайлин Ю.Л. Конструкционные полимерные композиционные материалы. 2-е изд. СПб.: Научные основы и технологии, 2010. стр. 344., а также, Тарасов В.А., Степанищев Н.А. Применение нанотехнологий для упрочнения полиэфирной матрицы композиционного материала. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. Спец. вып. Актуальные проблемы развития ракетно-космической техники и систем вооружения, 2010, с. 207–216.It is known to use a damping material from a nanocomposite, for example, see Mikhailin Yu.L. Structural polymer composite materials. 2nd ed. SPb .: Scientific foundations and technologies, 2010. p. 344. and also, Tarasov V.A., Stepanishchev N.A. The use of nanotechnology for hardening the polyester matrix of a composite material. Bulletin of MSTU. N.E. Bauman. Ser. Engineering. Specialist. issue Actual problems of the development of rocket and space technology and weapons systems, 2010, p. 207–216.

На графике (фиг.2) представлены зависимости спектральной плотности инерционного ударного воздействия, характерные для систем управления авиационной, ракетной и транспортируемой техники и спектра собственных частот колебаний электронного блока: - при использовании

Figure 00000001
известного демпфирующего материала, например, на основе компаунда и при использовании
Figure 00000002
демпфирующего наноструктурируемого материала, по заявляемому способу, соответственно, для длительности инерционного ударного воздействия: 1 – 0,2 мс; 2 – 0,3 мс; 3 – 0,5 мс; 4 – 0,8 мс.The graph (figure 2) shows the dependence of the spectral density of the inertial shock, typical for control systems of aviation, rocket and transport equipment and the spectrum of natural frequencies of oscillations of the electronic unit: - when using
Figure 00000001
known damping material, for example, based on a compound and when using
Figure 00000002
damping nanostructured material, according to the claimed method, respectively, for the duration of the inertial shock: 1 - 0.2 ms; 2 - 0.3 ms; 3 - 0.5 ms; 4 - 0.8 ms.

На графике (фиг.3) показаны зависимости относительного напряжения на выходе датчика ускорения, характеризующего колебательный процесс электронного блока, 1 – при использовании известного демпфирующего материала, например, на основе компаунда; 2 – при использовании наноструктурируемого демпфирующего материала по заявляемому способу, соответственно, для длительности инерционного ударного воздействия, равного 0,2 мс и 0,3 мс.The graph (figure 3) shows the dependence of the relative voltage at the output of the acceleration sensor characterizing the oscillatory process of the electronic unit, 1 - when using a known damping material, for example, based on a compound; 2 - when using nanostructured damping material according to the claimed method, respectively, for the duration of the inertial shock, equal to 0.2 ms and 0.3 ms.

На фотографии (фиг.4) показаны: 4а - осциллограмма инерционного ударного воздействия на электронный блоков при существующем способе защиты; 4б - осциллограмма ударного воздействия на электронный блок при использовании предлагаемого способа защиты электронных блоков от инерционных ударных и вибрационных воздействий.The photographs (Fig. 4) show: 4a - waveform of inertial shock action on electronic blocks with the existing protection method; 4b is an oscillogram of impact on an electronic unit when using the proposed method for protecting electronic units from inertial shock and vibration.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Вначале в корпус электронного блока в виде основания со стенками, в котором установлены элементы электронного блока, заполняют внутренний объём демпфирующим материалом. First, in the body of the electronic unit in the form of a base with walls, in which the elements of the electronic unit are installed, fill the internal volume with damping material.

В качестве демпфирующего материала применяют состав композита с высокой прочностью включающий матрицы полимера с небольшим процентным добавлением вертикально многослойных углеродных нанотрубок и связующего вещества, обеспечивающего однородность композита.As a damping material, a composite composition with high strength is used including polymer matrices with a small percentage addition of vertically multilayer carbon nanotubes and a binder to ensure uniformity of the composite.

Затем ориентируют вертикально многослойные углеродные нанотрубки таким образом, что угол отклонения углеродных нанотрубок от продольной оси матрицы полимера составляет от 0 до 8°.Then, multilayer carbon nanotubes are oriented vertically so that the angle of deviation of the carbon nanotubes from the longitudinal axis of the polymer matrix is from 0 to 8 °.

Далее состав композита подбирают таким образом, чтобы в зоне инерционного воздействия за счет предлагаемого демпфирующего материала обеспечивалось смещение собственной частоты колебаний электронного блока в область высоких частот.Next, the composition of the composite is selected in such a way that in the zone of inertial impact due to the proposed damping material, the natural frequency of the electronic unit is shifted to the high frequency region.

Причем добавка вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок и связующего вещества, обеспечивающего однородность, композита составляет 3-7 % массы матрицы полимера демпфирующего материала, увеличивающая модуль Юнга Е нанокомпозита до значения, выбираемого из условия, учитывающего максимальное значение осевого ускорения аmax, действующего в экстремальных условиях применения, и нормируемое значение осевого ускорения аn Moreover, the addition of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and a binder that ensures uniformity of the composite is 3-7% of the mass of the polymer matrix of the damping material, increasing the Young's modulus E of the nanocomposite to a value chosen from a condition that takes into account the maximum axial acceleration a max acting under extreme conditions application and normable axial acceleration value and n

Е = 350 – (аmax – аn) / аmax, МПа.E = 350 - (a max - a n ) / a max , MPa.

Устойчивость электронных блоков к инерционным ударным и вибрационным воздействиям определяется коэффициентом динамичности и коэффициентом демпфирования.The resistance of electronic components to inertial shock and vibration is determined by the coefficient of dynamism and damping coefficient.

Коэффициент динамичности при кинематическое возмущении и малом демпфировании равен (см. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. Изд-во: “Советское радио”, Москва, 1971 г., стр.327)The dynamic coefficient with kinematic perturbation and low damping is (see Karpushin VB Vibrations and shocks in radio equipment. Publishing House: “Soviet Radio”, Moscow, 1971, p. 327)

μ = x1 / х0 ,μ = x 1 / x 0 ,

где x1 и х0 — амплитуда вибраций соответственно блока и основания (в данном случае корпуса). where x 1 and x 0 are the vibration amplitude of the block and the base, respectively (in this case, the case).

При инерционных возмущениях сопоставляется амплитуду при статическом и динамическом инерционном возмущении. При динамическом инерционном возмущении амплитуда вынужденных колебаний в определенной степени характеризует степень динамичности колебательной системы. В статических условиях отношение F/k = Fст/k = xст представляет собой статический прогиб. В то время как A = F/k амплитуда силы возбуждающих колебаний в динамических условиях. При синусоидальном динамическом инерционном возмущении возмущающая сила, равная F=ma, представляется в виде

Figure 00000003
.With inertial perturbations, the amplitude is compared under static and dynamic inertial perturbations. Under dynamic inertial disturbance, the amplitude of the forced oscillations to a certain extent characterizes the degree of dynamism of the oscillatory system. Under static conditions, the ratio F / k = F article / k = x article represents a static deflection. While A = F / k, the amplitude of the force of exciting oscillations in dynamic conditions. With a sinusoidal dynamic inertial perturbation, the perturbing force equal to F = ma is represented as
Figure 00000003
.

Коэффициент динамичности системы μ - отношение амплитуды возбужденных колебаний A = F/k к статическому прогибу xст , под действием силы Fст, численно равной F (

Figure 00000004
), возбуждающих динамические колебания. Коэффициент динамичности μ (см. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. Изд-во: “Советское радио”, Москва, 1971 г., стр.354) The dynamic coefficient of the system μ is the ratio of the amplitude of the excited vibrations A = F / k to the static deflection x st under the action of the force F st numerically equal to F (
Figure 00000004
) exciting dynamic vibrations. The dynamic factor μ (see Karpushin VB Vibrations and shocks in radio equipment. Publishing House: “Soviet Radio”, Moscow, 1971, p. 354)

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

где α = f / f0 — коэффициент расстройки – отношение частоты f возмущающих вибраций к собственной частоте f0 электронного блока.where α = f / f 0 is the detuning coefficient is the ratio of the frequency f of the disturbing vibrations to the natural frequency f 0 of the electronic unit.

В ряде литературных источников коэффициент расстройки обозначается γ, а коэффициент динамичности системы - η.In a number of literary sources, the detuning coefficient is denoted by γ, and the dynamic coefficient of the system is η.

При наличии демпфирования в электронных блоках, влияние демпфирования оценивается коэффициентом демпфирования β (см. Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. Изд-во: “Советское радио”, Москва, 1971 г., стр.7). В ряде литературных источниках коэффициента демпфирования обозначается h (см. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. М.: Высш. шк., 1990 г., стр.327). Коэффициент демпфирования характеризует силу вязкого трения F = β v, которая пропорциональна мгновенной скорости v смещения и направлена против направления движения.In the presence of damping in electronic units, the influence of damping is estimated by the damping coefficient β (see Karpushin VB Vibrations and shocks in radio equipment. Publishing House: Sovetskoe Radio, Moscow, 1971, p. 7). In a number of literary sources, the damping coefficient is denoted by h (see AP Nenashev, Design of Radio-Electronic Means. Moscow: Vyssh. Shk., 1990, p. 327). The damping coefficient characterizes the force of viscous friction F = β v, which is proportional to the instantaneous displacement velocity v and is directed against the direction of motion.

Коэффициент динамичности в этом случае определяетсяThe dynamic coefficient in this case is determined

Figure 00000006
или
Figure 00000007
,
Figure 00000006
or
Figure 00000007
,

где

Figure 00000008
.Where
Figure 00000008
.

Вынужденные колебания электронного блока сопутствуют действию внешней силы, в то время как свободные колебания вследствие затухания быстро исчезают.Forced vibrations of the electronic unit accompany the action of an external force, while free vibrations quickly disappear due to attenuation.

Амплитуда вынужденных колебаний определяется зависимостьюThe amplitude of the forced oscillations is determined by the dependence

Figure 00000009
.
Figure 00000009
.

Таким образом, повышение коэффициент динамичности и снижение амплитуды вынужденные колебаний достигается за счет увеличения коэффициента расстройки γ и увеличения коэффициента демпфирования h.Thus, an increase in the coefficient of dynamism and a decrease in the amplitude of forced oscillations is achieved by increasing the coefficient of detuning γ and increasing the damping coefficient h.

Известно, что частота свободных колебаний определяется It is known that the frequency of free oscillations is determined

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

где k - коэффициент упругости,where k is the coefficient of elasticity,

m – масса.m is the mass.

Коэффициент упругости к или жесткость, например, стержня пропорционален модулю Юнга Е, площади поперечного сечения S и обратно пропорциональна длине стержня l0 : к = Е / Sl0 (см. Физика для углубленного изучения (в 3-х книгах)/ Бутиков Е.И., Кондратьев А.С., Том 1. Механика Учебное пособие М., Физматлит, 2001, 2004, стр.142).The coefficient of elasticity k or stiffness, for example, of the rod is proportional to Young's modulus E, the cross-sectional area S and inversely proportional to the length of the rod l 0 : k = E / Sl 0 (see Physics for in-depth study (in 3 books) / Butikov E. I., Kondratiev A.S., Volume 1. Mechanics Textbook M., Fizmatlit, 2001, 2004, p.142).

Следовательно, увеличивая значение модуль Юнга Е, вызывает увеличение коэффициента расстройки γ.Consequently, increasing the Young's modulus E causes an increase in the detuning coefficient γ.

Коэффициент демпфирования h характеризует затухание вынужденных колебаний. Процесс затухания вынужденных колебаний определяется относительным коэффициентом затуханияThe damping coefficient h characterizes the damping of forced oscillations. The process of damping of forced oscillations is determined by the relative attenuation coefficient

D = h/hкр,D = h / h cr

гдеWhere

Figure 00000011
- коэффициент критического демпфирования.
Figure 00000011
- coefficient of critical damping.

При D>l колебание вообще отсутствует, а возникает так называемое непериодическое движение, при котором, если система отклонена от своего положения равновесия, она стремится постепенно вернуться в первоначальное положение.For D> l, the oscillation is completely absent, and the so-called non-periodic motion occurs, in which, if the system is deviated from its equilibrium position, it tends to gradually return to its original position.

В ряде случаев наряду с относительным коэффициентом затухания D = h/hкр используется понятие показатель затухания ε, значение которого численно равно ε = 2 D (см. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. М.: Высш. шк., 1990 г,стр327).In some cases, along with the relative attenuation coefficient D = h / h cr , the notion of attenuation coefficient ε is used, the value of which is numerically equal to ε = 2 D (see A. Nenashev, Design of Radio-Electronic Means. M .: Higher school, 1990 , p. 327).

Повышение эффективности защиты электронных блоков от вибрационных воздействий достигается за счет увеличения модуль Юнга Е, значение которого выбирается равным Е = 350 МПаThe increase in the efficiency of protection of electronic components from vibration is achieved by increasing the Young's modulus E, the value of which is chosen equal to E = 350 MPa

В то же время повышение эффективности защиты электронных блоков от ударных и вибрационных воздействий достигается за счет увеличения модуль Юнга, значение которого выбирается из условия, учитывающего максимальное значение осевого ударного ускорения.At the same time, increasing the efficiency of protecting electronic components from shock and vibration is achieved by increasing Young's modulus, the value of which is selected from a condition that takes into account the maximum value of axial shock acceleration.

При воздействии коротких ударных ускорений повышение эффективности защиты электронных блоков достигается увеличением модуля Юнга и одновременно повышением коэффициента демпфирования h.Under the influence of short shock accelerations, an increase in the protection efficiency of electronic blocks is achieved by increasing the Young's modulus and simultaneously increasing the damping coefficient h.

Значение коэффициента демпфирования h зависит от ряда факторов, в том числе от значения модуль Юнга Е и увеличивается с уменьшением значения модуль Юнга Е.The value of the damping coefficient h depends on a number of factors, including the value of Young's modulus E and increases with decreasing value of Young's modulus E.

Следовательно, повышение эффективности защиты электронных блоков от инерционных ударных и вибрационных воздействий достигается за счет увеличения модуль Юнга, значение которого выбираемого из условия, учитывающего максимальное значение осевого ударного ускорения аmax, действующего в экстремальных условий применения, и нормируемое значение осевого ускорения аn Therefore, increasing the efficiency of protecting electronic components from inertial shock and vibration is achieved by increasing Young's modulus, the value of which is selected from a condition that takes into account the maximum value of axial shock acceleration a max acting in extreme conditions of use, and the normalized value of axial acceleration a n

Е = 350 – (аmax – аn) / аmax, МПа.E = 350 - (amax- butn) / butmax, MPa

Значение коэффициента демпфирования h, при математическом моделировании процессов инерционных ударных и вибрационных воздействий и оценки устойчивости электронных блоков к указанным воздействиям, выбираю исходя из нормируемого значения осевого ускорения аn. Нормируемое значение осевого ускорения, при котором в процессе математического моделирования инерционных ударных воздействий, процесс затухания вынужденных колебаний в незначительной степени сказывается на значении коэффициента динамичности, изменяется на величину не более чем на 5% при изменении коэффициента демпфирования h на 20…25%.The value of the damping coefficient h, in mathematical modeling of the processes of inertial shock and vibration effects and the assessment of the stability of electronic units to these effects, I choose based on the normalized value of axial acceleration a n . The normalized value of axial acceleration, in which during the mathematical modeling of inertial shock effects, the process of damping of forced vibrations insignificantly affects the value of the dynamic coefficient, changes by no more than 5% when the damping coefficient h changes by 20 ... 25%.

Claims (3)

Способ защиты от инерционных ударных и вибрационных воздействий электронных блоков, заключающийся в том, что элементы, электронного блока размещаются в полости корпуса, внутренний объем которого заполняют демпфирующим материалом, отличающийся тем, что в качестве демпфирующего материала применяют состав композита с высокой прочностью, включающий матрицы полимера с небольшим процентным добавлением вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок и связующего вещества, обеспечивающего однородность композита, подобранного таким образом, чтобы в зоне инерционного воздействия за счет предлагаемого демпфирующего материала обеспечивалось смещение собственной частоты электронного блока в область высоких частот, причем добавка вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок и связующего вещества, обеспечивающего однородность композита, составляет 3-7 % массы матриц полимера демпфирующего материала, увеличивающая модуль Юнга Е нанокомпозита до значения, выбираемого из условия, учитывающего максимальное значение осевого ускорения аmax, действующего в экстремальных условиях применения, и нормируемое значение осевого ускорения аn A method of protection against inertial shock and vibration effects of electronic blocks, which consists in the fact that the elements of the electronic block are placed in the cavity of the housing, the internal volume of which is filled with damping material, characterized in that the composition of the composite with high strength, including polymer matrices, is used as a damping material with a small percentage addition of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and a binder to ensure the uniformity of the composite, selected so that in the zone of inertial action due to the proposed damping material, the natural frequency of the electronic unit is shifted to the high frequency region, and the addition of vertically oriented multilayer carbon nanotubes and a binder that ensures the uniformity of the composite is 3-7% of the matrix weight of the polymer damping material increasing the Young's modulus E of the nanocomposite to a value selected from a condition that takes into account the maximum value of axial acceleration a max , d Procedure in extreme conditions of use, and the rated value of the axial acceleration a n Е = 350 – (аmax – аn) / аmax, МПа.E = 350 - (a max - a n ) / a max , MPa. а угол отклонения углеродных нанотрубок от продольной оси матрицы полимера составляет от 0 до 8°. and the angle of deviation of carbon nanotubes from the longitudinal axis of the polymer matrix is from 0 to 8 °.
RU2017139936A 2017-11-16 2017-11-16 Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts RU2666964C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139936A RU2666964C1 (en) 2017-11-16 2017-11-16 Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139936A RU2666964C1 (en) 2017-11-16 2017-11-16 Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666964C1 true RU2666964C1 (en) 2018-09-13

Family

ID=63580229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139936A RU2666964C1 (en) 2017-11-16 2017-11-16 Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666964C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU15444U1 (en) * 2000-04-13 2000-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Прибор" LAYERED STRUCTURE AND PROTECTIVE HOUSING FROM IT
RU2160883C1 (en) * 1996-11-01 2000-12-20 Дзе Энсайн-Бикфорд Компани Shock-resistant assembly for electronic circuit (modifications), assembly unit for converter and delayed-action detonator
RU2302091C2 (en) * 2005-08-15 2007-06-27 Федеральное агентство по атомной энергии Device for protection from mechanical effects
RU2338344C1 (en) * 2007-03-15 2008-11-10 Николай Михайлович Лёгкий Protective jacket for radio-electronic devices
US20090268414A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Bo Lu Over-molded electronic module
RU2016100817A (en) * 2016-01-12 2017-07-17 Акционерное общество "Концерн Радиоэлектронные Технологии" ELECTRONIC MODULES PROTECTION DEVICE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160883C1 (en) * 1996-11-01 2000-12-20 Дзе Энсайн-Бикфорд Компани Shock-resistant assembly for electronic circuit (modifications), assembly unit for converter and delayed-action detonator
RU15444U1 (en) * 2000-04-13 2000-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Прибор" LAYERED STRUCTURE AND PROTECTIVE HOUSING FROM IT
RU2302091C2 (en) * 2005-08-15 2007-06-27 Федеральное агентство по атомной энергии Device for protection from mechanical effects
RU2338344C1 (en) * 2007-03-15 2008-11-10 Николай Михайлович Лёгкий Protective jacket for radio-electronic devices
US20090268414A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Bo Lu Over-molded electronic module
RU2016100817A (en) * 2016-01-12 2017-07-17 Акционерное общество "Концерн Радиоэлектронные Технологии" ELECTRONIC MODULES PROTECTION DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Enhanced targeted energy transfer for adaptive vibration suppression of pipes conveying fluid
Savi et al. Numerical investigation of an adaptive vibration absorber using shape memory alloys
Zhou et al. Magnetorheological elastomer-based smart sandwich beams with nonconductive skins
US20060225980A1 (en) Tunable adjustable multi-element hybrid particle damper
US9512894B2 (en) Tunable passive vibration suppressor
Yan et al. Periodic responses and chaotic behaviors of an axially accelerating viscoelastic Timoshenko beam
Hirunyapruk et al. A tunable magneto-rheological fluid-filled beam-like vibration absorber
RU2666964C1 (en) Method for protecting electronic blocks from inertial shock and vibration impacts
Liu et al. Transverse vibration of axially loaded beam with parallel-coupled nonlinear isolators
Yaman et al. Vibration control of a cantilever beam of varying orientation
JPS5934903B2 (en) Shindoukanshiyouki
Gao et al. An adaptive tuned vibration absorber based on variable mass
Balch et al. Lumped negative stiffness damper for absorption of flexural waves in a rod
Vakakis Intentional utilization of strong nonlinearity in structural dynamics
Wei et al. Nonlinear vibration of initially stressed hybrid composite plates on elastic foundations
Reichl et al. Lumped mass model of a 1D metastructure with vibration absorbers with varying mass
Akram et al. Numerical model of a multi-layer shock and vibration isolator
Najeeb et al. Effect of fiber orientations of composite panels under far‐field pyroshock
Johnson et al. Challenges and constraints in the application of resonance-based metamaterials for vibration isolation
Pang et al. Longitudinal vibrations of the viscoelastic moving belt
Fein et al. On the application of shunted piezoelectric material to enhance structural damping of a plate
Sueki et al. Experimental and computational study of acceleration response in layered cylindrical structure considering impedance mismatch effect
Esser et al. Active mass damping of electronic circuit boards
Nazeer et al. Numerical Analysis of a Vibration Isolator under Shock Load
JP2019510946A (en) Destructive tuned mass system and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191117