Simulace plastových dílů předpokládá vhodný materiálový model, který postihuje podmínky simulovaného testu tzn. teplotu, rychlost, technologie vstřikování nebo zatěžování vlhkost. Nabízíme kalibraci takovýchto materiálových modelů včetně potřebného testování.
-
test1
test1
konstrukce-cad
-
24.11.2025
Virtuální NVH analýza: Klíč k tichému a komfortnímu vozidlu
V dnešní době, kdy zákazníci očekávají nejen výkon a bezpečnost, ale i maximální jízdní komfort, hraje NVH analýza zásadní roli v návrhu vozidel.
V dnešní době, kdy zákazníci očekávají nejen výkon a bezpečnost, ale i maximální jízdní komfort, hraje analýza hluku a vibrací (NVH – Noise, Vibration, Harshness) zásadní roli v návrhu moderních vozidel. Pomocí pokročilých simulačních nástrojů dnes dokážeme přesně předpovědět, kde hluk vzniká, kudy se hluk šíří, jak ovlivňuje posádku, a jakými úpravami konstrukce jej můžeme potlačit – ještě předtím, než je vyroben jediný prototyp.
Co je NVH analýza a proč je důležitá?
NVH analýza slouží k pochopení a omezení přenosu hluku a vibrací ve vozidle. Zaměřuje se na zdroje hluku a vibrací, cesty přenosu a vnímání posádky, přičemž zohledňuje:
- Hluk vznikající ve struktuře – například valivý hluk přenášený podvozkem nebo hluk přenášený od motoru (structure-borne noise)
- Aerodynamický – přenášený karoserií
- Akustiku interiéru – rezonance kabiny a vliv výplní, výztuh či obložení
- Vibrační komfort – Vibrace negativně ovlivňují pocit z jízdy, způsobují rychlejší únavu.
Cílem je dosáhnout požadovanou úroveň akustického a vibračního komfortu cestujících, a zároveň splnění všech norem pro vnější hlučnost.
Watterfall diagram vyjadřuje komplexnost motorového hluku pro různé otáčky motoru
Jak NVH simulace funguje?
Pro kompletní pokrytí slyšitelného akustického spektra od 0 do 20 000 Hz využíváme kombinaci několika výpočtových metod:
Metoda konečných prvků (FEA – Finite Element Analysis)
Používá se hlavně pro nízkofrekvenční jevy (do cca 500–1000 Hz). Zde se jedná o modelování:
- Rezonancí karoserie a dílů
- Přenosu vibrací od motoru, zavěšení a silnice
- Vibroakustické interakce (např. mezi konstrukcí a akustickou kavitou)
Statistická energetická analýza (SEA – Statistical Energy Analysis)
Určena pro vyšší frekvence (typicky nad 1–2 kHz), kde:
- Wavelenght (vlnová délka) je krátká
- Modelování detailní geometrie je příliš výpočetně náročné
- Používá se pro analýzu přenosu energie mezi panely, výplněmi a akustickými oddíly.
Metoda hraničních prvků (BEM – Boundary Element Method)
BEM je výhodná tam, kde se simuluje šíření zvuku v otevřeném prostoru (např. vnější hlučnost vozidla):
- Používá se pro simulaci vyzařování akustického pole do okolí
- Výhodou je, že není potřeba modelovat celý objem okolního vzduchu, pouze jeho hranice
- V ACTRAN se často kombinuje s FEA pro hybridní vibroakustickou analýzu
Ray Tracing (sledování paprsků)
Používá se pro velmi vysoké frekvence nebo rozsáhlé prostory (např. kabiny letadel nebo vlaků). Simuluje se zde:
- Odraz a útlum akustických paprsků od povrchů
- Akustická energie se sleduje po přímých cestách mezi zdrojem a přijímačem
Modalní a vibroakustická redukce (Component Mode Synthesis, Craig-Bampton)
Umožňuje zjednodušení výpočtu velkých struktur při zachování důležitých dynamických vlastností:
- Redukce modelu pro opakované použití (např. platformy, podsestavy)
- Vhodné pro hybridní analýzy nebo spojení se systémovým modelem
Hybridní FEA/BEM nebo FEA/SEA přístupy
V praxi se velmi často používají kombinace metod, například:
- FEA pro konstrukci + BEM pro akustiku (např. motorový kryt + okolní prostor)
- FEA pro nízké frekvence + SEA pro vysoké (např. vnitřní akustika kabiny
Airborne noise projekce v oblasti okna
Virtuální model vozidla
Typický akustický model může obsahovat více než 50 milionů stupňů volnosti. Kombinuje:
- Strukturální síť karoserie a pohonného ústrojí
- Akustickou kavitu interiéru – vnitřní prostor kabiny modelovaný jako akustické pole
- Panely, obložení, těsnění – s materiálovými vlastnostmi tlumení a přenosu
Důkladný popis tuhosti konstrukce je zásadní pro pochopení její akustické reakce
Vstupy a výstupy simulace
Vstupy:
- Geometrie CAD modelu
- Materiálové vlastnosti (modul pružnosti, tlumení, hustota, impedanční charakteristiky)
- Zdroje buzení (např. síly od motoru, silnice, vzduchu)
- Okrajové podmínky a zatížení
Výstupy:
- Úrovně akustického tlaku v kabině
- Spektra vibrací na kritických místech
- Mapy intenzity přenosu hluku
- Identifikace dominantních cest přenosu
Analýza příspěvku dveřních panelů do hlukové bilance
Experimentální validace
Abychom zajistili spolehlivost modelů, provádíme experimentální validaci pomocí:
- Více než 150 akcelerometrů a mikrofonů
- Strategického rozmístění po karoserii a v interiéru
- Porovnání simulačních a měřených dat (např. při jízdních zkouškách)
Silnou stránkou IDIADA je možnost simulace a testování pod jednou střechou
Závěr
NVH analýzy dnes tvoří neoddělitelnou součást vývoje vozidel. Díky virtuálním dvojčatům, výkonným simulačním nástrojům (např. ABAQUS, ACTRAN, NASTRAN) a propojení s fyzickým testováním dokážeme optimalizovat konstrukci dříve, rychleji a levněji. Výsledkem je tiché, kultivované a komfortní vozidlo, které splňuje náročné požadavky trhu i legislativy.
Chceš o NVH simulacích vědět více? Ozvi se nám – rádi ti ukážeme, jak může virtuální akustická analýza pomoci právě Vašemu projektu.
numericke-simulace-cae
