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專業工程碩士畢業論文10篇

論文編號:lw201810231929459512 所屬欄目:工程碩士論文 發布日期:2018年10月26日 論文作者:www.51lunwen.com
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士專業學位在招收對象、培養方式和知識結構與能力等方面,與工學碩士學位有不同的特點。工程碩士專業學位側重于工程應用,主要是為工礦企業和工程建設部門,特別是國有大中型企業培養應用型、復合型高層次工程技術和工程管理人才。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇工程碩士論文,供大家參考。


專業工程碩士畢業論文篇一



第一章 緒論


1.1 課題的意義及國內外研究現狀綜述
1.1.1 課題的來源
隨著溫度的增加,其失效率成指數增長趨勢[1],而著名的10℃法則[2]也指出:半導體器件的溫度每升高10℃,其可靠性就會降低50%。所以,對電子設備進行熱設計和熱分析,早已引起了國內外研究部門的重視。與此同時,現代武器系統電子設備,越來越向高集成、高功率、高可靠性、及小型化輕量化的方向發展。同時功耗的不斷加大,使得熱流密度急劇上升,如果在設計階段不注重電子設備的散熱設計,那么元器件所產生的熱流將得不到有效控制,特別是在工作環境比較惡劣或電子設備比較復雜的情況下某些元件的工作溫度就有可能上升到導致整個電子系統的工作不穩定乃至失效。本論文正是基于本公司目前的設計現狀,通過對某密封式電子設備在嚴酷環境條件下使用時的設計計算,闡述了熱設計的一些設計思路和具體散熱結構,并通過對某電子設備密閉機箱的設計實例加以說明。隨著電子技術的高速發展,電子產品的集成度越來越高,熱流密度越來越大。電子產品的這些發展趨勢使得電子設備過熱問題越來越突出,嚴重地影響到電子產品的可靠性和穩定性。在2000年,國外的Uptime研究所曾預言8年內電阻設備中的散熱面積將會翻兩番[3]。這在當時聽起來很讓人吃驚,但是實際的情況早已大大地超出這個預期[4]。現在電子產品的散熱研究被推到了整個電子產品研發過程的最前沿[5]。解決電子設備過熱問題,提高產品可靠性的相關技術稱為電子設備熱技術。它主要包括:熱分析、熱設計及熱測試三大技術[6]。科學合理地應用這三大技術,可以極大地縮短電子產品的研發周期,提高產品研發設計的經濟性,保證電子產品的綜合性能。目前,國外在這方面的研究技術較為成熟,取得了許多應用和理論上的成果。而國內由于電子工業的發展落后于國外,因此在電子設備熱技術方面的研究也相應滯后,尚處于初期階段,水平較低,但這幾年也逐漸認識到了該研究對航空航天及軍事方面的重要性及迫切性。
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1.2 電子設備熱設計研究的現狀


1.2.1 世界發達國家熱設計狀況研究
本文首先根據傳熱學原理進行熱計算,并使用結構設計軟件,設計出原理樣機,再通過熱仿真軟件對設備進行了系統級的熱分析,得到設備的溫度場、熱流分布圖,然后對結構模型進行加工,得到工程樣機,并進行溫度測試實驗,通過測試來了解該設備的溫度場分布,進而驗證熱仿真的準確性。然后對熱分析仿真方案進行改進,經過多次改進得到了最優的密封式電子設備熱分析仿真方案,最后將該方案加工裝配,得到的最終樣機,經過溫度測試與仿真數值的比較,確定相對誤差小于20%。最終使得結構設計滿足設備的研制總要求。美國在 70 年代就頒發了可靠性熱設計手冊;日本電器公司 1985 年推出的巨型計算機已采用水冷技術;而且國外很多公司都在致力于各種電子設備冷卻方法的計算機輔助熱分析軟件的開發,力求快速準確地計算出電子設備的溫度分布。Jonathon Weiss 等人通過對電子元件封裝的熱分析,提出電子系統可靠性的關鍵是保持 IC 的結點溫度低于允許工作溫度點。美國奧克蘭大學 B. Cahlon 等對對流冷卻及對電子元件的優化布局進行了研究,建立了電子設備強迫對流冷卻的數學模型。
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第二章 熱設計基本理論


2.1 傳熱學的基本概念
本章主要闡述了傳熱學的基本概念、熱測量技術的基本方法。討論了幾種熱測量技術的優缺點及熱測量項目。最后從宏觀方面闡述了熱設計的基本方法。熱對流是指由于流體的宏觀運動而引起的流體各部分之間發生相對位移,冷、熱流體相互摻混所導致的熱量傳遞過程。熱對流僅能發生在流體中,而且由于流體中的分子同時在進行著不規則的熱運動,因而熱對流必然伴隨有熱傳導現象。工程上感興趣的是流體流過一個物體表面是流體與物體表面間的熱量傳遞過程。對流換熱可以分為兩類:自然對流和強制對流。自然對流是由于流體冷、熱各部分的密度不同而引起的。而如果流體的流動是由于水泵、風機或其他壓差作用所造成的,則稱為強制對流。凡是溫度高于絕對零度的物體都會向外界以電磁波的形式發射能量,這種過程稱為熱輻射,簡稱為輻射。物體發射的電磁波所具有的能量稱為輻射能。物體一邊在向外界發射能量,一邊也在吸收周圍物體投射到它表面上的熱輻射,并把這些輻射能重新轉變成熱能。輻射換能是指物體之間的相互吸收和輻射的總效果。當物體與環境處于熱平衡狀態時,雖然其輻射換能量等于零,但表面上的熱輻射仍在不斷地進行。
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2.2 熱測量技術及熱測試項目


2.2.1 熱測量技術
對密封式電子設備內部溫度場測試,為后來的仿真工作提供一個參考依據。通過對比測試,進行優化設計,選擇合理、可行的結構設計方案,并通過熱設計軟件進行仿真模型驗證。該密封式電子設備采用是某武器系統指定的ATR機箱形式,其需要滿足的功能較多,包括無線電臺組網、有線組網、ATM交換、戰術互聯網接入、光纖通信等功能,而同時設備結構體積要求嚴格,機箱外形尺寸嚴格限制在256mm(寬)×194mm(高)×315mm(深)以內。根據上述情況,沒有足夠空間將多個功能模塊合并設計,只能采用獨立功能模塊插板的形式設計、安裝、操作及使用。該密封式電子設備的整機樣圖如圖2所示。該設備為密封防雨設備,其機殼由鋁合金(2A12)焊接而成,殼體和蓋板選擇在整機的前后部分分型。設備的工作環境為:-40℃~55℃;高溫(60℃)儲存4小時,正常工作。該密封式電子設備由前面板單元、控制單元及后面板單元等部分組成。前面板單元是整個設備的人機界面,電氣接口較多,并且包括一個電源開關及多個指示燈。后面板單元整機的電源模塊,+24V電源輸入,為整機供電。中間部分為整臺設備的核心部分,即控制單元,它包括一個機箱,以及九種完成不同功能的單元插板組成。
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第三章 結構設計與分析 .......11
3.1 總體結構設計方案 ........11
3.2 密封式電子設備內部結構和主要組件 ....12
3.3 主要發熱部件及熱設計原則 ......15
3.4 密封式電子設備的熱設計 ........15
3.5 密封式電子設備的設計步驟 ......16
3.6 本章小結 ....17
第四章 熱設計仿真軟件和仿真平臺 .........18
4.1 ANSYS 軟件介紹 .....18
4.2 ANSYS 的分析流程 .........18
4.3 ANSYSY 軟件設置 ....19
4.4 求解與結果分析 ....22
4.4.1 進行求解 ........22
4.4.2 結果分析 ........22
4.5 密封式電子設備熱分析仿真平臺的建立 ........22
4.5.1 設備熱分析仿真平臺的硬件配置 ......22
4.3.2 設備熱分析仿真平臺的軟件配置 ......23
4.6 本章小結 ....24
第五章 溫度場測試及結構設計優化 .........25
5.1 鉑電阻測溫及其優點 ......25
5.2 密封式電子設備內部溫度場的測量 .......28
5.3 本章小結 .....41


第六章 密封式電子設備系統級熱分析


6.1 密封式電子設備系統級熱分析一般步驟
密封式電子設備內部組件較多,且每個部件構造復雜。對該設備進行完整的 CAD建模,任務量太大,而且如果該設備的 CAD 模型過于復雜,加載到 ANSYS 軟件中進行仿真計算,會導致網格劃分數量巨大,直接導致計算過程出錯。因此,對該設備進行 CAD 建模時必須要進行簡化,保留對設備內熱場分布和流場分布具有關鍵影響的部件等的主要特征,忽略不重要的局部特征。建好該設備 CAD 模型后載入到 ANSYS 軟件中進行設置,包括初始 ANSYS 軟件設置、網格劃分設置、邊界屬性設置、待分析設備各部件材料屬性設置、熱源屬性設置、各部件熱傳導熱對流屬性設置、各部件初始溫度設置、求解設置、收斂條件設置等。ANSYS 軟件求解完以后,對計算結果進行后處理,可以截取設備截面圖查看設備某一截面內的熱場分布,設備內部流跡線分布,組件表面溫度截圖分布,組件表面取點取值,得到設備內部各測試點對應的仿真溫度值。將仿真溫度值與測試溫度值進行比較分析,得出仿真溫度值與測試溫度值的絕對誤差和相對誤差,并參考截面溫度分布圖和流場溫度分布圖,分析仿真值與測試值的一致性,對產生誤差的原因進行分析,得出結構改良方案。回到 CAD 建模階段,按照改良方案修改設備的 CAD 模型及 ANSYS 軟件設置,不斷優化熱仿真模型,包括建立的 CAD 模型和 ANSYS 相應參數設置,進而模擬出能夠滿足設備及各個發熱器件的工作溫度的結構形式,并通過溫度測試來驗證熱仿真分析的正確性,最終達到優化結構設計,滿足設備使用及各種環境試驗要求的目的。
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結論


本論文采用鉑電阻接觸式測溫法對密封式電子設備內部溫度場進行了熱測試和運用熱分析軟件ANSYS對該設備內部溫度場進行熱分析。通過比較熱測試和熱分析的結果,不斷優化該設備的三維CAD模型,最終得到一個和真實模型相近的簡化模型。使用該模型進行有限元計算,得到的選定測試點的溫度最大偏差在20%以內。電子設備內部溫度場的熱測試和熱分析為該設備的優化設計提供了有效參考。在研究過程中,本文把電子設備的熱測試工作提到研究工作的前端進行,得到準確可靠的測試結果,方便仿真結構與測試結果比較。在隨后的
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