Noise & Vibration

Migliorare la performance acustica dei prodotti con l’approccio multidisciplinare degli studi NVH (Noise & Vibration)
Horizontal spacer

Le vibrazioni strutturali possono essere fonte di molti problemi di prodotto; causano problemi di fatica e durabilità, così come vibrazioni indesiderate che possono dare luogo a rumore o a oscillazioni. Oltre a ciò, vibrazioni strutturali indesiderate possono impedire al prodotto di operare come necessario e diventano potenzialmente problematiche per la sicurezza.

NVH (Noise, Vibration, and Harshness) o N&V (Noise and Vibration): queste caratteristiche sono spesso percepite direttamente come tratto qualitativo di un prodotto ed è quindi uno degli obiettivi di performance maggiormente approfondito dal team di sviluppo per differenziarsi dalla concorrenza.

Con le funzionalità di analisi a elementi finiti e multibody offerte da MSC, è possibile prevedere il modo in cui un componente o un sistema vibreranno in differenti condizioni operative; per esempio come saranno percepiti il rumore del motore in accelerazione o a velocità di crociera da guidatore e passeggero e allo stesso tempo quanto verranno percepite le vibrazioni del veicolo su un terreno sconnesso.

MSC Software permette di effettuare svariati tipi di simulazioni N&V:
  • Acoustic panel modal participation factors
  • Analysis of fully trimmed models
  • Automated component modal synthesis (ACMS)
  • Complex Eigenvalues
  • Dynamic design optimization
  • Flexible bodies for Multibody dynamics
  • Frequency response analysis
  • Frequency response function (FRF)
  • FRF based assembly (FBA)
  • Transfer path analysis
 
  • Load identification
  • Loads: Frequency or time dependent force, displacement, velocity, and acceleration
  • Modal participation factor
  • Multimodel and multidiscipline optimization
  • Normal mode analysis
  • Random response analysis
  • Superelements
  • Transient response analysis
Applicazioni Industriali:
  • Aerospace & Defense: Aeroacustica, rivestimenti interni, isolanti per motore, sistemi di smorzamento.
  • Automotive: Trasmissioni, impianti di scarico, freni, ruote dentate, catene, pannello di aerazione, motopropulsore, attacchi motore, parti in plastica dell'assale posteriore e anteriore.
  • Heavy Equipment: Pala caricatrice, attacchi viscoelastici, sistemi di sospensione a cavi, dinamica di veicolo.
Applied impulse loading for a time NVH analysis

ATV vibration analysis
 

Comprendere le caratteristiche della vibrazione strutturale di un componente o un sistema richiede tipicamente di comprendere sia le caratteristiche della vibrazione naturale della struttura, detti anche modi di vibrazione, che il modo in cui la struttura risponde a fattori di carico esterni, solitamente riferiti alla risposta in frequenza e al carico transitorio.

Le soluzioni NVH di MSC forniscono funzionalità per analisi modali lineari e nonlineari, transitorio e risposta in frequenza per componenti strutturali, sistemi e assemblati meccanici. Quando il rumore o la durabilità sono una questione di rilievo, le informazioni relative alla vibrazione possono essere utilizzate per analisi acustiche sul rumore interno o esterno e per analisi di fatica.

Acoustic analysis of a muffler

Acoustic radiation analysis of an engine

Interior acoustics example
 

MSC offre soluzioni e tecniche collaudate per simulare e prevedere l'acustica interna ed esterna.

Per l'acustica interna MSC fornisce una simulazione accoppiata interazione fluido-struttura, che calcola la pressione all'interno di un campo limitato. Questo sistema viene utilizzato per calcolare la pressione sonora sperimentata dagli occupanti. Per l’acustica esterna, la soluzione fornisce un accoppiamento tra la vibrazione strutturale e tecniche di simulazione acustica esterna. Questa funzionalità viene utilizzata per analizzare il campo sonoro irradiato da una struttura vibrante in una singola analisi vibro-acustica.

Con l’uso di elementi infiniti, non sono più necessarie le mesh relative al campo circostante la fonte acustica. In aggiunta al calcolo del livello di pressione del suono, MSC fornisce tecniche di analisi che consentono agli ingegneri di identificare quali componenti dell’insieme contribuiscono maggiormente a uno specifico rumore, procedimento detto “panel participation”.




FRF based approach used to analyze engine and tire loads
 

Una sfida tipica nell’analisi NVH è identificare il percorso del flusso di energia dalla sorgente al punto di interesse.

È utile per capire la fonte di vibrazioni indesiderate o rumore con largo anticipo nei tempi di assemblaggio del veicolo. MSC fornisce una metodologia basata sulla funzione di risposta in frequenza (FRF) per rispondere a questa esigenza.

FRF rappresenta la risposta in frequenza dei componenti sottoposti a unità di carico ad una data frequenza. I risultati relativi alle FRF dei componenti possono essere combinati per ottenere le FRF degli assemblaggi di questi componenti. Un vantaggio di questo approccio è che si presta all’esecuzione di analisi delle vie di trasmissione (TPA). Tramite la TPA, è possibile tracciare il flusso di energia dalla fonte al ricevente. Questo consente di identificare percorsi critici e fonti di rumore. Per esempio, nell’immagine in alto a sinistra, la fonte di rumore è il motore, e in quella in basso il rumore è dovuto al carico dei pneumatici. Così, per capire e migliorare l’NVH del veicolo, è necessario effettuare un’analisi completa del sistema con i solutori scalabili di MSC Nastran.

Connectors are specified between the trim body and the suspension at four locations
 

Le caratteristiche NVH di importanza critica, cioè quelle percepite direttamente dall’utente, sono spesso legate alla progettazione dell’intero veicolo.

Per simulare questi comportamenti, il modello di simulazione deve rappresentare un sistema pressoché completo del veicolo, cosa che può portare a modelli molto grandi che comprendano i sistemi meccanici e strutturali. Le soluzioni di MSC comprendono metodologie che modellano e simulano correttamente queste tipologie di modelli. Esse includono: 

  • Tecniche per modellare correttamente assiemi saldati, incollati e fissati così come i collegamenti snodati.
  • ACMS - Automated Component Mode Synthesis, per analisi modali di grandi modelli più veloci.
  • Superelementi esterni usati in processo di assemblaggio per consentire il partizionamento logico di un veicolo completo e il riutilizzo delle informazioni sui componenti.
Related Products: 

Actran Acoustics

Un software dedicato all'analisi acustica

Adams

La soluzione per la Simulazione Dinamica Multibody

Marc

La soluzione per la simulazione non-lineare avanzata

MSC Nastran

La soluzione leader per l'analisi a elementi finiti

MSC Nastran Desktop

Soluzione Desktop per la simulazione multidisciplinare

Patran

La soluzione completa per la modellazione a elementi finiti

SimDesigner

Simulazione Multidisciplinare CAD-Embedded

SimXpert

Soluzione per la Simulazione Multidisciplinare integrata