Desarrollo de metodología para el análisis inverso de los caminos de transferencia acústica en vehículos

Abstract

Desarrollo de metodología para el análisis inverso de los caminos de transferencia acústica en vehículos Ginés Cervantes Madrid RESUMEN La evaluación del comportamiento vibratorio y acústico se ha convertido en una parte relevante dentro del desarrollo de vehículos en la actualidad. Eso es particularmente importante para los vehículos eléctricos, donde el bajo nivel de ruido y vibración requerirá un mayor nivel de insonorización y aislamiento para evitar molestias a los ocupantes. Este trabajo presenta el diseño e implementación de un método simplificado, basado en el concepto de transmisibilidad, para un análisis de las rutas de transferencia de ruido, que permite un análisis rápido y preciso. El método de análisis inverso de los caminos de transferencia acústica en vehículos (ITPA) tiene como objetivo evaluar y determinar la contribución de las rutas críticas, que están transmitiendo vibraciones y ruidos a través de la estructura y elementos del vehículo, desde las diferentes fuentes hasta el oído del conductor. La función de transferencia de ruido de la cabina, desde los puntos de conexión y las direcciones involucradas, se obtiene simultáneamente aplicando una fuente de ruido impulsivo dentro de la cabina. Este enfoque evita el uso de otros procedimientos clásicos cuya implementación conlleva mucho tiempo. Después de analizar las características de los diferentes tipos de fuentes de ruido disponibles, se consideró necesaria la creación de un sistema de generación sonora a medida. Este trabajo presenta el diseño y las características de una claqueta, desarrollada específicamente como fuente sonora de ruido impulsivo. Esta fuente sonora de fabricación propia pretende funcionar como una fuente de ruido impulsivo siendo una alternativa rápida para evaluaciones experimentales en cabinas de vehículos o espacios reducidos. En este trabajo se determinan y presentan la potencia sonora y la directividad de la clapeta. La metodología ITPA propuesta incluye dos tipos de test, ensayos de condición estática en una cámara semianecoica y ensayos operativos en un banco de rodillos. La evaluación de resultados comprende el análisis de la contribución al ruido de cada trayecto, en función de la frecuencia y el rango de velocidad del vehículo. Esta Tesis diseña, describe y valida un nuevo método de análisis de ruido y vibraciones en vehículos, propuesto para estudiar e identificar rutas de transferencia de ruido en la estructura de un automóvil. En este trabajo se describe el enfoque teórico del método, la implementación práctica y los resultados obtenidos, así como una validación de la metodología, para evidenciar la idoneidad del método propuesto. Los ensayos experimentales finales proporcionan resultados que demuestran que la metodología es apta para cumplir su propósito. El trabajo realizado y los resultados obtenidos en el marco de la presente Tesis Doctoral permiten concluir que se ha logrado el objetivo principal de la investigación, desarrollando tanto una nueva fuente de ruido impulsivo apta para su utilización en espacios reducidos, como un nuevo método de análisis de las rutas de transferencia de ruido en vehículos.

Inverse Transfer Path Analysis methodology (ITPA) Ginés Cervantes Madrid ABSTRACT Nowadays, assessing the vibrational and acoustic behaviour has become a relevant part within vehicle development. That is particularly important for electric vehicles, where low noise and vibration level will require a higher level of soundproofing and insulation to avoid discomfort to the occupants. This work presents the design and implementation of a simplified method, based on the transmissibility concept, for a noise path assessment, which allows rapid and accurate analysis. The Inverse Transfer Path Analysis (ITPA) aims to assess, and determine, the contribution of the critical paths, which are transmitting structure-borne noises and vibrations, from the vehicle’s vibration sources to the driver’s ear. The cabin noise transfer function, from the involved attachment points and directions, is simultaneously obtained by applying an impulsive noise source inside the cabin. This approach avoids the use of other time consuming classic procedures. After an assessment of the different kinds of available noise sources, the creation of a bespoke noise source was considered necessary. This work presents the design and characteristics of a clapper, specifically developed as an impulse noise sound source. This self-made source intends to operate as a quick alternative impulse sound source for experimental assessments in vehicle cabins or small spaces. Sound power, spectral characteristics and directivity of the clapper impulse noise are described here. The proposed methodology includes two types of tests, static condition tests in a semi- anechoic chamber and operational tests on a roller bench. The results assessment comprises the analysis of the noise contribution of each path, depending on the frequency and the vehicle speed range. This work introduces a novel NVH method proposed to study and identify noise transfer paths in a car structure. The theoretical approach of the method, practical implementation, and obtained results, are described in this work, as well as a methodology validation, to evidence the suitability of the proposed method. The tests provide results which show that the method is suitable to fulfil its purpose. The obtained results in the framework of this PhD Thesis allow concluding that the goal of the research has been achieved, developing both a new impulse noise source suitable for enclosed spaces, and a new method to analyse the noise transfer paths on vehicles.