Metodologie NVH per applicazioni automotive: valutazione delle prestazioni vibroacustiche attraverso l’analisi agli elementi finiti

L’attività di ricerca è stata svolta su tematiche NVH per applicazioni automotive e ha lo scopo di definire una metodologia di predizione e valutazione del rumore di rotolamento attraverso l’analisi agli elementi finiti. In particolare, i veicoli sono soggetti a differenti forzanti dinamiche; la vibrazione e il rumore indotti determinano le prestazioni della vettura in termini di integrità strutturale, confort e le performance di handling. Le vibrazioni all’interno di un veicolo coinvolgono un range esteso di frequenze [da 1 Hz fino a circa 10 kHz]. Un aspetto fondamentale da considerare è che la vibrazione indotta non solo dipende dall’intensità della eccitazione, ma anche dal comportamento della struttura che può amplificare tali effetti a causa delle risonanze strutturali e acustiche. Generalmente in una vettura, la trasmissione strutturale del rumore prevale a basse frequenze (<400Hz) mentre la trasmissione aerea è dominante a frequenze più alte. Le linee di trasmissione dei carichi sono individuate dalle VTF e dalle NTF; tali funzioni di trasferimento di vibrazione e rumore sono strettamente legate alla struttura e alla cavità acustica. Un’attività di correlazione modale su un sottotelaio posteriore e su un cofano anteriore è stata svolta in modo da valutare differenti tecniche di modellazione delle connessioni. I test sperimentali e le analisi numeriche sono state comparati in maniera tale da validare la metodologia; una buona correlazione è stata raggiunta monitorando parametri dinamici come le frequenze proprie, le forme modali e le FRF. I modi di cavità acustica della vettura sono stati misurati sperimentalmente e simulati numericamente in modo da valutare il comportamento acustico e le risonanze dell’abitacolo. La correlazione fra test e simulazione è stata valutata comparando le frequenze proprie e le forme modali. La riduzione del rumore interno e delle vibrazioni del veicolo può essere ottenuto introducendo patch di materiale smorzante sui pannelli. Un’attività di correlazione sul materiale smorzante è stata effettuata in maniera tale da identificare delle proprietà dei materiali affidabili. E’ stata definita anche una metodologia che ha lo scopo di ridurre il numero di pannelli smorzanti sulla struttura; valutando la partecipazione acustica di ciascun pannello al rumore interno della vettura è stato possibile classificare i singoli contributi. Questa analisi ha permesso di identificare le linee di trasmissione critiche e quindi di poter apporre i pannelli smorzanti solo dove realmente necessari per ridurre il rumore. E’ stata anche proposta un’ottimizzazione strutturale allo scopo di aumentare l’efficienza della distribuzione dello smorzante. Vale la pena sottolineare che la ricerca non tiene conto della simulazione delle forzanti strada trasmesse ai punti di attacco sospensione e dell’impatto degli allestimenti sulle funzioni di trasferimento. Questi aspetti sono stati approfonditi in una sezione dedicata poiché rappresentano dei requisiti imprescindibili per una simulazione di rumore interno vettura affidabile. La metodologia di stima del rumore di rotolamento descritta nel lavoro di tesi permette di valutare preventivamente i contributi di rumore e vibrazioni, evidenziando i contenuti NVH critici della vettura all’interno del processo di sviluppo della vettura.