计算机主板的模态分析

作     者：甘娥忠 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜平安

授予年度：2004年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：动态特性 计算机主板 模态分析 有限元法 优化 

摘      要：计算机是现代社会应用最广泛的电子设备，主板是其核心部件，主板动态特性对计算机的工作可靠性有重要影响。为了保证和提高计算机的性能，很有必要进行主板动态性能的研究。 本课题采用试验模态分析和计算模态分析相结合的方法研究主板的动态性能，实施过程包括理论基础学习，试验方案设计，有限元建模，模型优化等内容，具体方法如下： 1．主板试验模态分析 采用单输入多输出模态试验方法进行主板模态试验，用频域多参考点参数辨识法辨识其模态参数。通过试验模态分析掌握主板的动态性能，并了解模态测试的一些方法和技巧。试验的难点在于如何确定主板的激励方式和激励点。 2．材料力学试验 试验的目的是测量主板各个元部件的材料参数，为后期有限元建模做准备。材料参数的测量使用电测法进行，在计算机软件的帮助下解决了用电测法测量低弹性模量材料中的加强效应问题。 3．主板有限元建模 根据有限元建模理论，利用主板各部件的材料参数建立主板的有限元模型。建模过程中综合考虑计算精度和模型规模等因素，对主板的几何模型进行处理。在主板的建模过程中，摸索一些PCB建模的方法与规律。 4．计算模态分析 利用有限元模型，采用求解精度高、计算耗时经济的Lanczos算法进行主板的计算模态分析。然后综合试验模态和计算模态参数分析主板的动态性能。 5．有限元模型优化 根据软件计算所得模态参数与试验测量得到的模态参数的比较结果，采用改变有限元几何模型形式、减小单元尺寸和提高单元阶次等方法，修正理论分析所用的有限元模型及其边界条件，最终达到理论值与实验值相符。通过对主板有限元模型的优化，掌握一些提高有限元模型计算精度的方法与规律。这是本课题的另一个难点所在。 课题的创新之处在于通过计算模态分析和试验模态分析相结合的方法，获取主板模态参数，为主板动态性能的提高提供依据和参考。本课题对改进目前国内电子设备的经验设计方法中的一些不足有一定的参考价值。