Введение. 
Описание процесса компьютерного моделирования

На сегодняшний день почти все современные технические объекты и системы включают в себя большое количество радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), которая постоянно совершенствуется и усложняется. Растет число задач, решаемых с использованием данной аппаратуры и, как следствие, возрастают требования, к ее качеству и надежности. В первую очередь это относится к аппаратуре, используемой в ракетнокосмической отрасли, которая постоянно находится в развитии. Исследовательские спутники все дальше удаляются от нашей планеты, разрабатываются космические программы по исследованию и возможному освоению других планет, поэтому продолжительность работы и надежность радиоэлектронной аппаратуры играет очень большую роль, так как работая в условиях постоянного вибрационного и ударного воздействия, постоянных перегрузок, она может отказать и привести к выходу из строя всего объекта. В связи с этим существует необходимость в поиске решений по уменьшению данных воздействий и увеличении ее надежности и срока службы.

Для обеспечения нормальной работы РЭА в первую очередь определяют допустимые параметры различных воздействий на радиоэлектронные элементы в соответствии с техническим заданием и в случае, если элементы удовлетворяют требованиям, дальнейшую работу проводят на устранение резонансных колебаний и обеспечение их прочности.

Проектирование РЭА является автоматизированным и итерационным процессом, то есть первый полученный результат изменяется со временем, а именно, проводятся работы по устранению каких-либо недостатков, либо улучшается конструкция и характеристики. Длится процесс до тех пор, пока не будут достигнуты требования, установленные техническим заданием.

Проектирование состоит из двух основных этапов: схемотехнического и конструкторского. На первом этапе производится разработка структурной, функциональной и принципиальной электрической схем РЭА в соответствии с требованиями к функциональным характеристикам, заданным в техническом задании. На втором этапе производится разработка конструкторской документации. В процессе проектирования разработка структуры РЭА производится разработчиком, а моделирование и оптимизация его — в САПР с помощью ЭВМ.

Ввиду сложности, дороговизны и необходимости достаточно большого времени для проектирования и реализации натурной модели того или иного электронного устройства или системы используют компьютерное моделирование, которое позволяет в сотни раз сократить затраты на проектирование, как материальные, так и временные. Постепенное развитие САПР и высокая стоимость программных комплексов, которые могут позволить себе только крупные предприятия, привели к появлению большого количества узконаправленных систем автоматизированного проектирования, в которых, как правило, отсутствуют те вычислительные модули, которые не нужны в данной области. Некоторые предприятия разрабатывают свои программные пакеты, так как в таком случае есть понимание того, как работает эта программа, какие методы в ней используются, а также есть возможность написания дополнительных модулей, если в таковых будет необходимость.

Тем не менее, использовать математическое моделирование для простого перебора множества вариантов сложных конструкций во многих случаях из-за большой размерности решаемых задач и связанных с этим больших затрат машинного времени нерационально. Поэтому возникает необходимость разработки алгоритмов направленного поиска при оптимизации параметров конструкции, способов преобразования моделей для уменьшения размерности задач.

Для решения задач, связанных с необходимостью уменьшения воздействия перегрузок, вибраций и ударных воздействий, а также для проектирования радиоэлектронных средств, используют разнообразные вычислительные комплексы и комплексы для проектирования, такие как: SolidWorks, AutoCAD, Компас 3D, АСОНИКА и т. д. Важдой задачей является обеспечение взаимодействия между программами для проектирования и вычислительными программами, либо вычислительным модулем комплекса, так как зачастую они имеют разные форматы представления данных и необходима предварительная подготовка проекта конструкций РЭА для последующих вычислений.

Предварительная подготовка изделия осуществляется в программе AutoCAD, необходимо было выбрать формат, с которым предстоит работать и который нужно преобразовать к виду, необходимому для последующих расчетов. С этой целью были проанализированы 2 самых распространенных формата: DWG и DXF. Так как формат DWG является закрытым и на него нет спецификации, мной был выбран второй, потому что он является связующим звеном между многими САПР и имеет достаточно полную документацию, и возможность просмотра структуры и работы с ней.