Studio di soluzioni innovative per il miglioramento del comfort acustico nei veicoli

Nell’industria automobilistica si osservano due trend opposti: da un lato è necessario ridurre peso per raggiungere le richieste di riduzione delle emissioni inquinanti, ridurre i costi e i consumi; dall’altro lato vengono richiesti alti livelli di confort acustico per i passeggeri. Poiché l’insieme dei dispositivi atti ad incrementare il comfort acustico (acoustic package) costituisce un contributo rilevante alla massa del veicolo, la progettazione e l’ottimizzazione di tali componenti risulta essere estremamente importante. Il presente lavoro di ricerca si focalizza quindi sullo studio e sviluppo di soluzioni innovative per ridurre il rumore acustico all’interno del veicolo, agendo su tre livelli: - Soluzioni architetturali: viene presentato lo studio e l’analisi svolta sulla soluzione costruttiva a doppio parafiamma tramite simulazione aero-vibroacustica di Transmission Loss con metodologia agli elementi finiti. - Ricerca e Sviluppo di materiali Smorzanti: viene presentato il confronto numerico e sperimentale tra due differenti materiali smorzanti utilizzati in ambito automobilistico IFF e LASDA mettendo in evidenza il loro effetto sui lamierati. Successivamente viene presentato lo studio svolto su soluzioni innovative come il quiet steel; ovvero strutture a sandwich composte da uno strato di polimero viscoelastico interposto tra due lamine di acciaio. Verranno presentati i risultati ottenuti su prove sperimentali di Transmission Loss e Inertanza oltre ai risultati ottenuti da simulazioni agli elementi finiti; viene in particolare messo in evidenza il livello di attenuazione sonora nel caso di parafiamma nelle due costruzioni alternative acciaio e quiet steel, a parità di spessore. - Studio degli apparati per l’isolamento acustico: La descrizione fisica dei materiali porosi è caratterizzata da due fasi: una fase solida (scheletro) e una fase fluida presente entro i sui pori. La natura dissipativa dell’interazione tra le due fasi è la cause dell’assorbimento e attenuazione dell’onda acustica. La complessità di tali materiali è dovuto alla loro natura bifase, dalle diverse forme e configurazioni che possono assumere e dalle interazioni vibro-acustice che intercorrono tra le stesse. Tale complessità rende il comportamento dei materiali porosi di difficile caratterizzazione da un punto di vista ingegneristico. Dopo aver presentato i principali materiali porosi utilizzati in ambito automobilistico e dopo aver descritte le grandezze e le metodologie sperimentali atte a caratterizzarli, viene introdotta la teoria di Biot per materiali porosi e le diverse leggi costitutive da utilizzarsi nella simulazione numerica degli stessi: modelli empirici; modelli a fluido equivalente; formulazione u-p di Atella et al. In questo contesto, viene presentato il confronto fra due diverse metodologie di calcolo: Tranfer Matrix Method e Finite Element Method; per mettere in evidenza la miglior capacità di quest’ultimo nella previsione del comportamento acustico per strutture multilayer con materiali porosi. Confrontando i risultati sperimentali e simulazioni condotte viene infatti rilevata l’impossibilità del metodo TMM di catturare gli effetti di forma e il comportano dinamico modale della struttura, caratteristiche queste ben replicate nei modelli FE. Infine viene presentato il confronto tra misure sperimentali e i risultati delle simulazioni con le due diverse metodologie su un calcolo di trasmission loss eseguito sul parafiamma di Alfa Romeo Giulia con e senza isolamento frontale.