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計(jì)算機(jī)機(jī)械振動(dòng)加固技術(shù)應(yīng)用論文
計(jì)算機(jī)機(jī)械振動(dòng)加固技術(shù)應(yīng)用論文
【摘 要】闡述了計(jì)算機(jī)在惡劣環(huán)境卜使用的實(shí)際情況，在總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了加固計(jì)算機(jī)的一此措施，較好地解決了加固計(jì)算機(jī)在惡劣環(huán)境卜使用的問題
【關(guān)鍵詞】加固計(jì)算機(jī) 惡劣環(huán)境 機(jī)械振動(dòng) 振動(dòng)設(shè)計(jì)
1引言
隨著部隊(duì)信息化建設(shè)的加快，計(jì)算機(jī)在部隊(duì)中的作用越來越大，在信息化戰(zhàn)場(chǎng)上的作用和地位日益凸出。
但是在復(fù)雜惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，未經(jīng)加固的普通商用計(jì)算機(jī)極易出現(xiàn)故障，難以保持正常穩(wěn)定地工作，直接制約和影響著信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。
計(jì)算機(jī)的脆弱性和不穩(wěn)定性成為作戰(zhàn)系統(tǒng)的“軟肋”，如何對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行特殊加固，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性顯得至關(guān)重要，成為信息化建設(shè)中履待解決的現(xiàn)實(shí)問題。
根據(jù)近些年加固計(jì)算機(jī)的研制工作，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)探討一下計(jì)算機(jī)的加固技術(shù)。
2加固計(jì)算機(jī)(主機(jī))的機(jī)械振動(dòng)分析
計(jì)算機(jī)(主機(jī))主要有幾部分組成：電源、主板、各種功能板卡、硬盤、光3、軟馭(現(xiàn)多數(shù)計(jì)算機(jī)已不配裝)等，下面僅就主板部分進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)分析：主板是計(jì)算機(jī)的核心器件，它將各種功能性的元器件集成在一塊電路板上，不僅有計(jì)算機(jī)工作的心臟CPU，還為各種板卡配備了插口，包括內(nèi)存、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等板卡，因?yàn)橹靼逡胖玫臇|西比較多，面積也比較大，在受到振動(dòng)時(shí)尤其容易損壞，振動(dòng)對(duì)印制板電路的影響主要是電路板的往復(fù)變形。
受到振動(dòng)的印制板電路往復(fù)變形越大，元器件承受的彎曲應(yīng)力越大，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一定值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致元件的引腳斷裂，焊接焊點(diǎn)脫落、焊盤剝離等，對(duì)設(shè)備造成故障。
同時(shí)安插在主板上的各種板卡也因受到振動(dòng)而松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良，影響計(jì)算機(jī)的正常工作，與計(jì)算機(jī)主板連接的硬盤線插頭、軟馭線插頭、光馭線插頭也會(huì)因振動(dòng)而松動(dòng)，造成計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)丟失或不能正常工作。
3加固計(jì)算機(jī)主板部分的機(jī)械振動(dòng)設(shè)計(jì)
要判斷電路板能否經(jīng)得住振動(dòng)試驗(yàn)，首先要計(jì)算出印制板的許用共振頻率隊(duì)]和應(yīng)用頻率、加速度和振幅的關(guān)系。
安裝在印制電路板上的元器件，在振動(dòng)過程中遭受破壞的主要原因是印制板的往復(fù)彎曲變形，當(dāng)印制板受到振動(dòng)以后，其振幅響應(yīng)達(dá)到一定大小，將會(huì)導(dǎo)致元器件引腳和焊點(diǎn)等出現(xiàn)損傷。
因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)控制振幅的量值。
對(duì)矩形印制電路板而言，同樣的振幅，在平行于短邊方向上應(yīng)變較大，所以該邊安裝的元器件容易出現(xiàn)損傷。
基于這一點(diǎn)，計(jì)算印制電路板的允許振幅時(shí)是以其短邊尺寸為依據(jù)。
經(jīng)驗(yàn)公式：8=0.003xb. (1)式中：b――印制板中心允許的最大位移變形;b――印制板的短邊尺寸(cm)。
該公式的意義在于任何一塊矩形印制電路板，欲保證在振動(dòng)環(huán)境中能可靠地工作，其最大振幅不得大于ε，為抗振設(shè)計(jì)給出了一個(gè)控制的具體數(shù)值，從而可以依據(jù)振幅、加速度、頻率三者的關(guān)系求出振幅A不得超出ε情況下的共振頻率。
依據(jù)基本公式： G=A xf Z/25 ( 2 )
可得： A=25xG/f?(3)
式中：A―振幅(cm)，其值應(yīng)不大于ε，G―加速度(g)，其值等于輸入加速度乘以傳遞率Q;即G=GinX; fn一頻率(Hz).
由于在共振時(shí).振幅A才獲得最大值.如將A換為ε，即在共振狀態(tài)不允許A =ε，此時(shí)f.便看作為共振頻率f.，(2)式即可改寫為：fn.=(25xGinxQ/8 )05 (4)
因?yàn)橐呀?jīng)認(rèn)定，振幅A不得大于印制電路板的允許變形量ε，令A(yù) =ε，所以，為權(quán)宜之計(jì)，可將f，命名為許用共振頻率，記為以1，即：[fn] ≥25xGinxQ/8 )05(5)
在應(yīng)用(4)式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，我們假定印制電路板上元器件均勻分布，即假定印制電路板為均布載荷，處于基木共振型狀態(tài)，并且將它近似的簡(jiǎn)化為單自由度系統(tǒng)。
因此，所得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試值會(huì)有一定差別。
傳遞率口表示振動(dòng)過程中最大輸出力和最大輸入力之比，其值取決于系統(tǒng)的阻尼。
我們關(guān)心的是在共振情況卜的傳遞率口，當(dāng)頻率比為1，即共振發(fā)生時(shí)其：
Q=[0.5(1+4Dz) /D]05 (6)式中：D阻尼比，此值可從減振系統(tǒng)所使用的減振器參數(shù)中獲得。
計(jì)算出來的[fn]表示設(shè)備在經(jīng)受輸入加速度為Gin的振動(dòng)時(shí)，要使印制電路板的彎曲變形不大于允許值，它的共振頻率必須大于或者等于以1。
印制電路板的實(shí)際共振頻率f值為可通過查資料，直接使用。
如果上面計(jì)算的共振頻率大fn<[fn]或者驗(yàn)算結(jié)果A≥ε，都說明所設(shè)計(jì)的印制電路板剛度不足，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固：
方法一：采取加大印制板厚度的辦法來降低傳遞率Q值，也能獲得較好的效果。
這里最簡(jiǎn)單的是噴涂保護(hù)涂層，即用聚氨脂三防漆噴涂印制電路板，它既對(duì)鹽霧、潮濕和霉菌起到防護(hù)作用，也加大印制電路板的厚度和強(qiáng)度，減小了振動(dòng)的影響。
方法二：由于實(shí)踐中加固計(jì)算機(jī)是在商用或工控機(jī)基礎(chǔ)上后做得加固，而現(xiàn)在的主板集成度較高，為此，可通過用墊柱支撐，用帶有卡槽的壓條支撐主板邊緣，并將主板通過這些措施固定在一定厚度且剛度和強(qiáng)度滿足振動(dòng)條件的基板上，從而增加主板的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)經(jīng)過加固的主板組件采用有限浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過試驗(yàn)證明效果良好。
而對(duì)于與計(jì)算機(jī)主板連接的硬盤線插頭、軟馭線插頭、光馭線插頭，為防止振動(dòng)帶來的松動(dòng)，用壓板把各個(gè)插頭壓在主板上，與主板形成剛性連接，從根木上解決了振動(dòng)的問題。
4結(jié)束語
隨著軍隊(duì)信息化水平的提高，加固計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)加固計(jì)算機(jī)的要求越來越高，加固計(jì)算機(jī)的機(jī)械振動(dòng)設(shè)計(jì)也在科技日益發(fā)展的今大提到日程上來，并且許多設(shè)計(jì)者已按相關(guān)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
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[2]陳屹，謝華現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用[M]西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社1998.
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