Prediction of the airborne sound transmission through a car front end model including poroelastic acoustic treatments
Creators: name: Gavila Lloret, Maria
Publisher: name: Otto von Guericke University Library, Magdeburg, Germany
Year: 2019
Subjects: subject: Dynamik
subject: Schingungslehre
subject: Technische Mechanik
subject: 620

description: Akustik und Schwingungen Vorgaben spielen eine wichtige Rolle in der Entwicklung von Personenkraftwagen. Die Auslegung und die Bewertung von passiven akustischen Maßnahmen erfordert, dass zuverlässige Vorhersage-Tools zur Verfügung stehen. Diese Modelle müssen die Anwendungsbedingungen realitätsnah berücksichtigen und sollen eine detaillierte Darstellung der Anwendungsumgebung beinhalten. Der aktuelle Auslegungsprozess basiert meist auf experimentellen Analysen, die während der ersten virtuellen Entwicklungsphasen dennoch nicht anwendbar sind. Zur Überwindung dieser Begrenzung stellt diese Dissertation ein hybrides Verfahren vor, das numerisch und experimentell ermittelte Daten integriert, um die Schallübertragung durch komplexe Systeme zu beschreiben. Im ersten Schritt wird die Übertragungskette in ihre wesentlichen drei Komponenten bestehend aus der Anregung, dem strukturelle System und dem Empfangsgebiet geteilt. Anschließend wird jedes System getrennt untersucht. Der größte Vorteil dabei ist, dass der geeignete Ansatz abhängig von der vorhandenen Information entweder numerisch oder experimentell ausgewählt werden kann. Zum einen steigert die Beschreibung des strukturellen Bauteils mittels einer Simulation die Flexibilität, unterschiedliche Konfigurationen mit reduziertem Aufwand zu analysieren. Zum anderen umfasst die Verwendung von experimentellen Daten automatisch eine realistische Repräsentation der Anregungs- und Empfangsdomänen. Schließlich werden die Ergebnisse der partiellen Modelle zusammengefügt. Ein zentraler Aspekt die erforderliche Robustheit der Simulationsergebnisse zu sichern ist die genaue Beschreibung von den akustischen Maßnahmen. Diese bestehen in weitem Umfang aus poroelastischen Medien. Die Mechanismen der Energiedissipation dieser Materialien sind aufgrund der zweiphasigen Natur schwierig zu modellieren. In dieser Dissertation werden drei unterschiedlichen Materialformulierungen zur Definition des poroelastischen Verhaltens mit Hilfe der Finite Elemente Methode verglichen. Ihre Funktionsfähigkeit wird für verschiedene Konzepte in zwei Kon gurationen überprüft, wobei Messungen in einem Fensterprüfstand die Referenzdaten liefern. Daraus zeichnet sich die Materialcharakterisierung als ein entscheidender Faktor für die Auswahl und die Anwendung einer Materialformulierung aus. Nach der Verifikation der numerischen Modelle wird das hybride Verfahren am Beispiel eines vereinfachten Vorderwagens umgesetzt. Die gemessene einfallende Druckverteilung sowie die reziprok ermittelten Empfangstransferfunktionen werden mit der numerischen Information kombiniert. Dadurch kann die gesamte Übertragungskette beschrieben werden. Abschließend wird das Potenzial des vorgestellten Ansatzes einschließlich der Optionen zur Effizienzsteigerung diskutiert.
description: Noise, vibration and harshness speci cations play an important part in the development of passenger vehicles. The design and evaluation of the passive noise control treatments requires that reliable prediction tools are at one's disposal. These models have to realistically take into account the application environment and should include a detailed representation of the sound packages. The current acoustic design process is mostly based on experimental analyses, which are however not suitable during the early virtual stages of development. To overcome this limitation the present thesis proposes a hybrid technique that integrates numerically and experimentally determined data to describe the sound propagation through complex systems. The first step consists in the division of the transmission chain into its essential components, namely, the excitation, the structural system and the reception domain. Next, each system is separately investigated. The main advantage of this method is that the most appropriate approach, either numerical or experimental, can be chosen depending on the available information. On the one hand, the description of the structural component with a simulation increases the flexibility to study different con gurations with reduced effort. On the other hand, the use of experimental data automatically comprises a lifelike representation of the excitation and reception domains. As a last step, the results of the partial models are merged. One key aspect to ensure the robustness of the simulation results of the structural subsystem is the accurate representation of the noise control treatments. To a large extent, the noise packages are composed of poroelastic media. The energy dissipation mechanisms inside such materials are difficult to model due to their biphasic nature. Throughout this thesis three material formulations to de ne the poroelastic behavior are investigated with the help of the Finite Element Method. Their performance is inspected for different noise control treatment concepts in two con gurations for which measurements in a window test bench provide the reference data. Thereby the material characterization stands out as a decisive factor in the choice and the application of a material formulation. After the veri cation of the numerical models, the hybrid approach in put into practice in the example of a simpli ed vehicle front end. The measured incident pressure distribution as well as the reciprocally determined reception transfer functions are combined with the numerical information to describe the complete transmission chain. Finally, the potential of the presented methodology, including options for the efficiency enhancement, are discussed.