السحر في هندسة ضوضاء الطريق في المركبات الكهربائية

بقلم ماركوس براندستيتر

ضجيج الطريق لتطوير السيارات الكهربائية، عندما أخبرت ابني أنني أعمل مهندسًا في مجال السيارات، لم يبدِ الكثير من الاهتمام. ومع ذلك، عندما شرحت له أن المهندسين يمكنهم أداء بعض المهام السحرية، أصبح مفتونًا على الفور. لقد أراد أن يشهد السحر بشكل مباشر، لذلك كان يأتي إلى طاولتي ليكتشف ما يتضمنه عملي بالفعل. على الرغم من أنه من الصعب الحكم على مستوى موافقة طفل يبلغ من العمر 5 سنوات، إلا أنني أعتقد أنه كان مفتونًا بما لاحظه. دعونا نستكشف معًا ما أظهرته له.

تطوير المركبات الكهربائية – كيف تبدأ؟

عندما يتعلق الأمر بتطوير NVH للمركبات، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو من أين نبدأ وكيف نتعامل معه. علاوة على ذلك، نهدف إلى بدء العمل على السيارة بأكملها في أقرب فرصة.

لحسن الحظ، في السنوات الأخيرة، كان هناك نمو سريع في استخدام منهجيات TPA المبتكرة، خاصة في صناعة السيارات، لدمج المكونات فعليًا في التجميعات والتنبؤ بأداء الضوضاء والاهتزاز. لقد أثبتت هذه المنهجيات أنها أدوات قوية للمهندسين لتقييم سيناريوهات تعديل المكونات وتقييم أداء NVH الإجمالي (الضوضاء والاهتزاز والخشونة) للمركبات بكفاءة. اسمحوا لي أن أعرض لكم مثالاً على ما فعلناه بشأن ضوضاء الطريق ونلقي نظرة سريعة على السحر.

C-TPA وتجميع النموذج الأولي الافتراضي لضوضاء الطريق

يسمح تحليل مسار النقل القائم على المكونات (TPA) بالتنبؤ بتحليل NVH في التجميع من خلال استخدام الخصائص المستقلة للمكونات الفردية. تقترن هذه المكونات فعليًا باستخدام البنية التحتية القائمة على التردد (FBS). تتميز مكونات المصدر بأحمال ثابتة وممانعة عند توصيلات الخرج الخاصة بها، بينما تتميز مكونات المستقبل بالممانعة وحساسيات النقل بين توصيلات الإدخال والإخراج الخاصة بها.

لتحديد قوى انسداد عجلة الإطار، يتم استخدام طريقة TPA في الموقع. في كثير من الحالات، يتم بعد ذلك تطبيق تحليل المكونات الرئيسية (PCA) على كل مصفوفة مؤشر عبر القوى. تسمح تقنية التحلل هذه بتحديد ظواهر الإثارة المختلفة وتتيح تحليل أطياف استجابة المؤشر التشغيلي لكل مكون رئيسي.

في الإعداد الثاني للعجلات، يتم قياس مقاومة FRFs. مرة أخرى، يتم تطبيق تحويل النقطة الافتراضية (VPT).

يمكننا الآن الاستمرار في قياس FRFs لأجسامنا وممانعة النقطة، لكن في هذه الحالة، نريد ربطها ببيانات المحاكاة. توضح الصورة أدناه إعداد تجميع النماذج الأولية الافتراضية (VPA) مع بيانات الاختبار وCAE.

كيف يمكننا إنشاء مكتبة مكونات VPA من نتائج المحاكاة؟

أنت تعلم بالتأكيد أن Virtual Prototype Assembly (VPA) لديها إعداد مخصص يتضمن قوالب موحدة وجداول تعيين ومجموعة من المكونات التي تسمح بإنشاء نموذج Simcenter Testlab الكامل إما من الاختبار أو المحاكاة.

أدناه، عملية المكونات باستخدام ملفات OP2، هنا قادمة من Simcenter 3D. وقت النشر من ملف OP2 إلى إدخال قاعدة بيانات VPA أقل من دقيقة واحدة بفضل تعيين النقاط الآلي واستخدام القوالب.

هنا يأتي السحر الصغير لحالة التطبيق التي تقترن ببيانات اختبار/CAE

في هذا الجزء، يتم التركيز على تقييم وتحسين أداء ضوضاء الطريق للمركبة. تم تحليل مستوى الضوضاء الإجمالي في أربعة مواقع مستهدفة، وكشف أن أعلى مستويات طيف الاستجابة تحدث بين 300-400 هرتز، مع ذروتين في نطاق 300-340 هرتز.

يتحلل ضغط أذن السائق إلى مساهمات جزئية لكل عجلة إطار، مع تحديد عجلة الإطار الأمامية اليسرى باعتبارها العنصر المهيمن. يُظهر التحليل الإضافي إلى المساهمات الجزئية لكل مسار لعجلة الإطار الأمامية اليسرى أن RX DOF المباشر هو المسار السائد. يكشف تحليل قوى اتصال التجميع ونقل FRFs في هذا المسار أن مستويات القوة العالية تتداخل مع حساسيات نقل عالية نسبيًا في نطاق 300-400 هرتز.

وبالتعمق أكثر، يتم تصنيف مساهمات الضوضاء الصادرة عن نقاط ربط الجسم الفردية. يصبح من الواضح أن القوى التي تثير الجزء الأمامي من السيارة هي السبب الرئيسي لذروات الاهتمام. تؤثر كل من نقاط ربط الإطار الفرعي ودعامة التعليق المباشر بالجسم بشكل كبير على ضوضاء الطريق.

إذا عدنا إلى الوراء ونظرنا إلى ما أنجزناه، فهو أمر رائع للغاية. إن سير العمل الذي استخدمناه، والذي يتضمن الجمع بين بيانات القياس ونتائج المحاكاة في تجميع افتراضي، يبدو وكأنه سحر تقريبًا. فهو يسمح لنا بتحديد المنطقة الحرجة للتجميع بدقة، ويستغرق جهد العمل لإنشاء هذا التجميع بضع دقائق. لكننا لن نتوقف عند هذا الحد. بمجرد أن نحدد المنطقة الحرجة، سنخطو خطوة إلى الأمام ونحدد أفضل نهج لمعالجة هذه المشكلة.

تحليل الحساسية

ومن خلال سير العمل هذا، لدينا القدرة على اختبار البدائل المختلفة بسرعة في غضون دقائق. ومن خلال إجراء تغييرات كبيرة إلى حد ما على المكونات (الصلابة، والتخميد، …)، يمكننا على الفور تقييم ما إذا كان المكون سيؤثر على النتائج. يسمح سير العمل الشامل الفعال بفحص عدد كبير من المتغيرات في وقت قصير.

من خلال النظر في النتائج المذكورة أعلاه لمساهمات ملحقات الجسم، فإننا نوجه تحقيقنا مباشرة نحو الإطار الفرعي وحامل الدعامة الأمامية. هدفنا هو تقييم كيفية تأثير هذه المكونات على أداء ضوضاء الطريق.

لتقييم الإطار الفرعي، قمنا باختبار ثلاثة تعديلات مختلفة: زيادة الصلابة، وزيادة التخميد، وتقليل الصلابة.

يتم فحص تأثيرات هذه التعديلات على وظائف الاستجابة للتردد (FRFs). تغيرات FRFs محدودة جدًا في موقع الذروة والسعة، وكذلك التأثير على مستويات ضغط الصوت في أذن السائق، مع انخفاض بحوالي 1.5-2 ديسيبل (A) لوحظ في القمتين الرئيسيتين محل الاهتمام.

بعد ذلك، نوجه انتباهنا إلى حامل الدعامة الأمامية. ومن خلال تقليل صلابة الدوران، قمنا بدراسة التأثير على مستويات ضغط الصوت في أذن السائق. نرى أن هذا التعديل لا يقلل بشكل كبير من إحدى القمم المستهدفة فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين بعض قمم التردد الأعلى.

أثبتت عملية VPA أنها قابلة للتكيف بدرجة عالية وفعالة في تنفيذ وتقييم هذه التعديلات. تسلط نتائج تحليل الحساسية الضوء على فعالية هذه العملية في استكشاف الأخطاء وإصلاحها ومعالجة مشكلات الضوضاء والاهتزاز والاهتزاز (NVH) في السيارة.

ربما تكون قد شاهدت أيضًا بعضًا من السحر الذي ذكرته. أجد أنه من المثير للإعجاب ما يمكن تحقيقه في الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH) من خلال التجميعات الافتراضية، خاصة عندما ترشدنا النتائج مباشرة إلى الموقع الحرج للمركبة الذي يحتاج إلى المعالجة. أعتقد أن الأمر الأكثر إثارة للإعجاب بالنسبة لابني هو ربط الأجزاء الحقيقية بالأجزاء الافتراضية في الكمبيوتر. هناك ساعدت الصورة كثيرا.

إذا كنت ترغب في استكشاف المزيد، فلا تتردد في استخدام الروابط أدناه والاتصال بنا.

اكتشف لدينا قدرات التنبؤ NVH، ومعرفة المزيد عن نظرية TPA و نائب الرئيس التنفيذي في هذه الروابط.

هل تريد معرفة المزيد عن اقتران اختبار CAE؟ تحقق من مقالة المدونة أدناه!