Ruído rodoviário para desenvolvimento de veículos elétricos, quando informei ao meu filho que trabalho como engenheiro na área automotiva, ele não demonstrou muito interesse. No entanto, quando expliquei que os engenheiros podem realizar algumas tarefas mágicas, ele ficou imediatamente intrigado. Ele queria testemunhar a magia em primeira mão, por isso vinha à minha mesa para descobrir o que meu trabalho realmente envolve. Embora seja difícil avaliar o nível de concordância de uma criança de 5 anos, acredito que ela ficou cativada pelo que observou. Vamos explorar juntos o que mostrei a ele.
Desenvolvimento de Veículos Elétricos – Como começar?
Quando se trata de desenvolvimento de veículos NVH, surge a questão de por onde começar e como abordá-lo. Além disso, pretendemos começar a trabalhar em todo o veículo o mais rápido possível.
Felizmente, nos últimos anos, tem havido um rápido crescimento na utilização de metodologias inovadoras de TPA, particularmente na indústria automóvel, para combinar virtualmente componentes em conjuntos e prever o seu desempenho em termos de ruído e vibração. Essas metodologias provaram ser ferramentas poderosas para os engenheiros avaliarem cenários de modificação de componentes e avaliarem o desempenho geral de NVH (ruído, vibração e aspereza) dos veículos de forma eficiente. Deixe-me mostrar um exemplo do que fizemos em relação ao ruído da estrada e juntos ter um vislumbre de magia.
C-TPA e montagem de protótipo virtual para ruído rodoviário
A Análise de Caminho de Transferência (TPA) baseada em componentes permite a previsão da análise NVH em uma montagem, utilizando caracterizações independentes de componentes individuais. Esses componentes são acoplados virtualmente usando Subestruturação Baseada em Frequência (FBS). Os componentes da fonte são caracterizados por cargas invariantes e impedância em suas conexões de saída, enquanto os componentes do receptor são caracterizados por impedância e sensibilidades de transferência entre suas conexões de entrada e saída.
Para determinar as forças de bloqueio das rodas do pneu, é empregado o método TPA in-situ. Em muitos casos, a Análise de Componentes Principais (PCA) é então aplicada a cada matriz de poder cruzado de indicador. Esta técnica de decomposição permite a identificação de diferentes fenômenos de excitação e permite a análise dos espectros de resposta do indicador operacional por componente principal.
Em uma segunda configuração, as FRFs de impedância pneu-roda são medidas. Novamente, a Transformação de Ponto Virtual (VPT) é aplicada.
Poderíamos agora continuar medindo nossos FRFs corporais e impedância de ponto, mas, neste caso, queremos acoplar aos dados de simulação. A imagem abaixo mostra uma configuração de montagem de protótipo virtual (VPA) com dados de teste e CAE.
Como podemos criar uma biblioteca de componentes VPA a partir dos resultados do Simulation?
Você já sabe com certeza que o Virtual Prototype Assembly (VPA) tem uma configuração dedicada, incluindo modelos padronizados e tabelas de mapeamento e um conjunto de componentes que permitem a criação de um modelo Simcenter Testlab completo, seja a partir de teste ou simulação.
Abaixo, o processo de componentes utilizando arquivos OP2, aqui vindos do Simcenter 3D. Tempo de publicação do arquivo OP2 para a entrada do banco de dados VPA <1min graças ao mapeamento automatizado de pontos e ao uso de modelos.
Aí vem a pequena mágica de um caso de aplicação que acopla dados de teste/CAE
Nesta parte, o foco está na avaliação e melhoria do desempenho do veículo em termos de ruído na estrada. O nível total de ruído em quatro locais alvo é analisado, revelando que os níveis mais elevados do espectro de resposta ocorrem entre 300-400 Hz, com dois picos na faixa de 300-340 Hz.
A pressão auditiva do motorista é decomposta em contribuições parciais por pneu-roda, com o pneu-roda dianteiro esquerdo identificado como o componente dominante. Uma decomposição adicional em contribuições parciais por caminho para a roda dianteira esquerda mostra que o RX DOF direto é o caminho dominante. A análise das forças de contato da montagem e das FRFs de transferência neste caminho revela que altos níveis de força se sobrepõem a sensibilidades de transferência relativamente altas na problemática faixa de 300-400 Hz.
Indo mais fundo, as contribuições de ruído dos pontos de fixação individuais do corpo são classificadas. Torna-se evidente que as forças que excitam a frente do veículo são a principal causa dos picos de interesse. Tanto os pontos de fixação do chassi auxiliar quanto os suportes diretos da suspensão na carroceria têm um impacto significativo no ruído da estrada.
Se recuarmos e considerarmos o que conseguimos, é bastante notável. O fluxo de trabalho que usamos, que envolve a combinação de dados de medição com resultados de simulação em uma montagem virtual, parece quase mágico. Permite-nos identificar com precisão a zona crítica da montagem, sendo que o esforço de trabalho para a realização desta montagem é de poucos minutos. Mas não vamos parar por aí. Depois de identificarmos a zona crítica, daremos um passo adiante e determinaremos a melhor abordagem para resolver o problema.
Análise sensitiva
Com esse fluxo de trabalho, temos a capacidade de testar rapidamente diversas alternativas em questão de minutos. Ao fazer alterações bastante grandes nos componentes (rigidez, amortecimento, …), podemos avaliar imediatamente se o componente terá impacto nos resultados. O eficiente fluxo de trabalho geral permite a triagem de um grande número de variantes em um curto espaço de tempo.
Ao considerar os resultados acima das contribuições da fixação da carroceria, estamos direcionando nossa investigação diretamente para o chassi auxiliar e a montagem do suporte dianteiro. Nosso objetivo é avaliar como esses componentes afetam o desempenho do ruído rodoviário.
Para avaliar o chassi auxiliar, testamos três modificações diferentes: aumento da rigidez, aumento do amortecimento e redução da rigidez.
Os efeitos dessas modificações nos componentes Funções de Resposta em Frequência (FRFs) são examinados. As FRFs limitaram muito as mudanças na localização e amplitude dos picos, assim como o impacto nos níveis de pressão sonora no ouvido do motorista, com uma redução de cerca de 1,5-2 dB(A) observada para os dois principais picos de interesse.
A seguir, voltamos nossa atenção para a montagem do suporte dianteiro. Ao reduzir sua rigidez rotacional, investigamos o impacto nos níveis de pressão sonora no ouvido do motorista. Vemos que esta modificação não apenas reduz significativamente um dos picos alvo, mas também melhora alguns picos de frequência mais elevados.
O processo VPA revela-se altamente adaptável e eficiente na implementação e avaliação destas modificações. Os resultados da análise de sensibilidade destacam a eficácia deste processo na resolução de problemas e na resolução de problemas de NVH no veículo.
Você provavelmente também testemunhou um pouco da magia que mencionei. Acho impressionante o que pode ser alcançado em NVH com montagens virtuais, especialmente quando os resultados nos guiam diretamente para a localização crítica do veículo que precisa ser abordada. Acho que foi mais impressionante para meu filho acoplar peças reais a peças virtuais no computador. Aí a imagem ajudou muito.
Se você quiser explorar mais, não hesite em usar os links abaixo e entre em contato conosco.
Descubra o nosso Capacidades de previsão de NVHe saiba mais sobre teoria do TPA e PAV nestes links.
Quer saber mais sobre o acoplamento de teste CAE? Confira o artigo do blog abaixo!