АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» – ведущая научная организация России в области высокоточной навигации, гироскопии, гравиметрии, оптоэлектронных систем наблюдения подводных лодок и морской радиосвязи. Выполняет исследования и разработки по направлениям: корабельные навигационные комплексы и системы, системы гироскопической стабилизации корабельных технических средств, системы предполетного навигационного обеспечения и безопасной посадки палубных летательных аппаратов, морские и аэроморские гравиметрические системы, высокоточные и прецизионные гироскопические и электромеханические элементы, корабельные комплексы и приборы связи, космические бортовые системы ориентации и измерения микроускорений и пр.

В 2012 году компания «Электроприбор» обратилась к специалистам «МЦД» с задачей выполнить расчетное моделирование гидроакустического устройства, предназначенного для преобразования акустического сигнала в электрический.

Цель работы заключалась в определении практической возможности проведения систематических расчетов для вычислительного моделирования работоспособности гидроакустических устройств как в штатных, так и в экстремальных условиях.

В рамках данного исследования моделирование выполнялось с использованием программного комплекса конечно-элементного анализа Ansys Mechanical с расширениями Acoustics Extension и Piezo Extension.

В ходе исследования было выполнено численное моделирование падения акустической волны на устройство и преобразование ее в электрический сигнал. Продемонстрировано поэтапное усложнение модели, начиная от одиночного пьезоэлемента в акустической среде.

Было выделено два класса задач: гидроакустические и прочностные. Каждому классу соответствовала своя конечно-элементная модель.

Для гидроакустических задач была описана методика расчета и анализа результатов. Разобраны возможные сложности моделирования и пути их решения. Проведено исследование влияния характеристик материалов на результаты, подтверждена важность корректного и точного описания материалов.

При решении прочностных задач определено напряженно- деформированное состояние устройства под заданными нагрузками. Приведена методика расчета и анализа результатов, в том числе методика оценки допускаемых нагрузок.

В ходе работы также было проведено обучение сотрудников Заказчика выполнению аналогичных расчетов, построению конечно-элементных моделей и анализу результатов.