هل تعرف ما هو الشيء المشترك بين المهندسين والمشعوذين؟ على السطح، تبدو وكأنها تخصصات مختلفة إلى حد كبير. ومع ذلك، قم بالحفر بشكل أعمق قليلاً وسترى أنه كما يجب على المشعوذ الاحتفاظ بأشياء متعددة في الهواء في وقت واحد، يجب على المهندسين الحفاظ على توازن العديد من الأهداف المترابطة والمتضاربة أثناء تنقلهم في مساحة تصميم معقدة.
في عالم تطوير المركبات، يتم إجراء عملية التوازن الدقيقة هذه للعثور على متغيرات التصميم المثالية التي تلبي في نفس الوقت أهداف التصميم مثل الأداء والكفاءة والدقة. NVH (الضوضاء والاهتزاز والخشونة). ومع ذلك، فهذه مهمة صعبة من الناحية العملية، حيث لا توجد “وجبات غداء مجانية” للاستفادة منها. أي تعديل يعمل على تحسين أحد أهداف التصميم يميل إلى تدهور هدف آخر على الأقل.
والمثال الكلاسيكي لمتغير التصميم هذا هو تقليل الوزن. يمكن للمهندسين تقليل وزن بعض المكونات بشكل استراتيجي (مع الحفاظ على الصلابة الهيكلية) للحصول على مركبة أخف وزنًا بشكل عام. يؤدي هذا بشكل عام إلى أداء وكفاءة أفضل، حيث سيكون للمركبة كتلة أقل للتسارع ومقاومة أقل للدوران. ومع ذلك، الجانب الآخر هو أن المكونات الأخف تمتص قدرًا أقل من الضوضاء وطاقة الاهتزاز، مما يؤدي إلى أداء أسوأ للضوضاء والاهتزاز والاهتزاز (NVH) بشكل عام.
تقع هذه المعضلة في قلب عملية تطوير السيارات الكهربائية اليوم. فمن ناحية، يريد العملاء سيارة فعالة لأنها تحدد الحد الأقصى للنطاق المتاح لسعة بطارية معينة. من ناحية أخرى، أصبح العملاء أكثر انتقادًا من أي وقت مضى لأداء NVH حيث أنه حتى الصرير والأنين الصغير يمكن سماعهما في غياب مجموعة نقل الحركة الصاخبة التي تعمل بالاحتراق.
فكيف يمكن للمهندسين إيجاد التوازن الأمثل الذي يرضي جميع متطلبات العملاء؟ دعنا نستكشف هذا السؤال باستخدام سير عمل فريد في Simcenter Testlab الذي يجمع بين تقنيتين متطورتين: Virtual Prototype Assembly وNVH Simulator.
دليل مهندس NVH للتوفيق بين أهداف التصميم
الخطوة الأولى هي تنفيذ عملية للتنبؤ بأداء الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH) على مستوى السيارة باستخدام البيانات على مستوى المكونات. مع وجود مثل هذه العملية، يمكننا بسهولة مراقبة حساسية أداء NVH المتوقع لأي تعديل متغير في التصميم.
هذه العملية تسمى تجميع النموذج الأولي الافتراضي (VPA) في Simcenter Testlab. بشكل أساسي، يمكن تمثيل كل مكون من مكونات المركبة باستخدام نماذج مجال تردد مستقلة تحتوي على بيانات مختلفة (على سبيل المثال، FRFs للاتصال، وأطياف الحمل الثابتة، والصلابة الديناميكية، …) اعتمادًا على نوع المكون. يتم بعد ذلك ربط هذه النماذج المكونة رياضيًا باستخدام البنية التحتية القائمة على التردد (FBS)، والذي يسمح بالتنبؤ بأداء NVH للتجميع الافتراضي. والأهم من ذلك، أنه يمكن تمثيل أي مكون باستخدام CAE- أو البيانات المستندة إلى الاختبار اعتمادًا على نضجه التنموي.
والخطوة الثانية هي ربط النتائج بالإدراك البشري الشخصي من خلال تجميع أداء NVH للمركبة في مجال التردد المتوقع في المجال الزمني. يتيح ذلك تقييم تأثير تغييرات التصميم ذات المغزى بشكل مباشر (من خلال سماع الفرق أو الشعور به) أو قياسه باستخدام طرق معالجة المجال الزمني مثل مقاييس جودة الصوت.
سيم سنتر تيست لاب محاكي NVH عبارة عن مصنف لتجميع مساهمات مجال التردد في أداء NVH للمركبة في المجال الزمني. بشكل أساسي، يتم تمثيل كل مساهمة (مجموعة نقل الحركة، الرياح، ضوضاء الطريق، …) من خلال نموذج NVH لمجال التردد الذي يغطي جميع ظروف التشغيل ذات الصلة. يتم الحصول على نماذج NVH هذه باستخدام إما من أسفل إلى أعلى (على سبيل المثال، التنبؤ باستخدام VPA) أو من أعلى إلى أسفل (على سبيل المثال، تحلل السيارة بالكامل) التقنيات. يتم بعد ذلك إنشاء بيئة NVH واقعية كاملة للمركبة من خلال الجمع بين نماذج NVH متعددة في طوبولوجيا السيارة. وأخيرًا، يتم تصنيع كل طراز من نماذج NVH في الوقت الفعلي من خلال مراقبة حالة تشغيل السيارة، إما مباشرة من ملف تعريف القيادة المحدد مسبقًا أو محاكاتها باستخدام نموذج أداء في الوقت الفعلي متصل بمدخلات السائق الفعلية.
مرحبا صديق قديم
دعونا نعيد النظر في مثالنا الخاص بتخفيض الوزن لنرى كيف يمكن تطبيق سير العمل هذا عمليًا. تخيل أننا نعمل على تطوير نوع جديد من المركبات على منصة حالية، بهدف محدد هو تحسين ضوضاء الطريق الناتجة عن الهيكل. لدراسة حساسية هذا الطراز لتقليل الوزن، قمنا بإنشاء نموذج VPA حيث تعتمد نماذج تجويف الجسم والإطار الفرعي والتعليق على CAE، بينما يستخدم نموذج التركيب الدعامي الصلابة الديناميكية المقدمة من المورد ويتم تمييز الإطارات على إطار مادي مقعد اختبار باستخدام ملف سطح خشن.
سيكون الناتج الأولي لنموذج VPA هذا هو ضوضاء الطريق المتوقعة التي يحملها الهيكل لجميع السرعات التي تم تمييزها على منضدة اختبار الإطارات. بعد تعيين هذه التنبؤات لنموذج NVH، يمكننا استخدام محاكي NVH لتجميع ضوضاء الطريق المنقولة بالهيكل باستخدام أي ملف تعريف سرعة عشوائي. تم الحصول على النتائج أدناه باستخدام سرعة هبوط اصطناعية من 70 إلى 0 كم/ساعة.
