MNOISE
Pre- and post-processing Acoustic Simulations
Pre- und Postprozessor für akustische Simulationen
Akustische Anforderungen an Automobilkomponenten haben in den letzten Jahren aufgrund gesetzlicher Vorschriften, Leichtbau, höherer Kundenansprüche und insbesondere durch die Einführung von Elektrofahrzeugen mit geringeren Maskierungsgeräuschen und hohem tonalen Geräuschanteil an Bedeutung gewonnen.
MNOISE unterstützt den Simulationsingenieur bei der akustischen Bewertung von Bauteilen auf der Basis von Finite-Elemente-Simulationen (FE). In Kombination mit gängigen FE-Tools ermöglicht es eine akustische Bewertung bereits in einer frühen Konzeptionsphase. Für das akustische Verhalten sind insbesondere die globalen dynamischen Eigenschaften von Bauteilen verantwortlich. Diese können bereits in einer frühen Konzeptphase maßgeblich beeinflusst werden. Mit MNOISE können kritische Bereiche und akustische Hotspots am virtuellen Bauteil durch Auswertung akustischer Nahfeldgrößen erkannt werden. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse können Designverbesserungen vorgenommen werden, bevor ein physischer Prototyp verfügbar ist. Entwicklungszeit und Prototyping-Kosten können so reduziert werden.
Vorteile
- Automatische Generierung von Anregungstabellen für Finite-Element-Solver auf Basis komplexer Lastverläufe aus MBS-Hochlaufsimulationen
- Verzahnungskräfte von Stirnradgetrieben
- Berechnung akustischer Parameter (Oberflächenschallpegel, Schallleistung, Mobilität)
- Fourier-Transformation zur Vorbereitung der Lastdaten für die Frequenzantwortsimulation
- Auswertung des akustischen Verhaltens von Bauteilen
- Detektion kritischer Drehzahlen und/oder Resonanzfrequenzen (Order Cut, Speed Cut, Frequenzbandauswertung)
- Psychoakustische Bewertungsgrößen für Einzelpunkte (Lautstärke, Rauheit, Schärfe)
Simulationsansatz
Die akustische Bewertung des virtuellen Bauteils erfolgt in modalen Frequenz-Antwortanalysen basierend auf Finite-Elemente Strukturmodellen. Unabhängig von transienten Anlaufeffekten können mit dem modalem Ansatz harmonische Anregungen effizient simuliert werden. MNOISE unterstützt bei der Aufbereitung durch die halbautomatische Erstellung von Simulationsdatensätzen und beim Postprocessing durch die automatisierte Auswertung dieser Vielzahl an Analysen, um die Simulationsinformationen z. B. zu Campbell-Diagrammen zu komprimieren.
Zeitverläufe von Anregungskräften können in den Frequenzbereich transformiert und auf ein strukturelles FE-Modell aufgebracht werden. Diese können im ASCII-Format oder im MSC.Adams-Requestfile-Format für bestimmte harmonische Zustände oder Hochlaufanalysen analog zu typischen akustischen Messreihen bereitgestellt werden. Insbesondere die Schnittstelle zu MSC Adams zum Auslesen komplexer Belastungsdatenreihen vereinfacht den Datentransfer von einer nichtlinearen Zeitbereichssimulation zur Lastdaten Generierung hin zur FE-Simulation im Frequenzbereich zur akustischen Analyse. Über die ASCII-Schnittstelle können Anregungen aus beliebigen Quellen, Simulationen sowie Messungen verarbeitet werden. Mit dem MNOISE-Getriebemodul können zudem Anregungskräfte auf Basis von Zahneingriffsparametern berechnet und direkt für Analysen mit dynamischer Verzahnungsanregung verwendet werden.
Nach Abschluss der FE-Simulationen kann MNOISE zur Bewertung akustischer Größen im Nahfeld des analysierten Bauteils verwendet werden. Zu diesem Zweck können bestimmte Oberflächenpunkte und Interessenbereiche definiert werden.
An abstrahlenden Oberflächen können folgende Nahfeldgrößen bewertet werden
- Quadratische Mittelwerte der Oberflächen-Normalgeschwindigkeiten (als Mobilität bezeichnet) über der Frequenz für jede Oberfläche
- Mittlere Geräuschpegel (Nahfeldschalldruck in dB oder dB(A)) über der Frequenz für jede Oberfläche
- Schallleistung (in dB oder dB(A)) über der Frequenz für jede Oberfläche
- Schallleistung- oder Geräuschpegel – Oberflächenverteilung für Frequenzbänder
- Campbell-Diagramme der Schallleistung oder des Geräuschpegels für jede Oberfläche
- Campbell-Diagramme von Verschiebungen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen an einzelnen Punkten (Körperschallbewertung)