آناليز ارتعاشي-آكوستيكي مدل المان محدود كوپل شده رينگ و تاير با حفره سيال آكوستيكي

Vibro-acoustic analysis of tire and rim finite element model coupled with fluid acoustic cavity

مشخصه‌هاي ارتعاشي و نويزي خودرو نقش اساسي در آسايش سرنشينان ايفا مي‌كنند. صداهاي ناشي از تماس تاير با جاده يكي از منابع اصلي سروصدا در خودروهاي سواري است كه در اثر چرخيدن تاير خودرو بر سطوح ناهموار بوجود مي‌آيد. با توجه به اهميت تحريكات وارده از طريق ساختار آج به حفره سيال و انتقال نويز و ارتعاشات آن به رينگ، در اين مقاله به آناليز ارتعاشي-آكوستيكي مدل كوپل ساختار تاير، رينگ و حفره سيال آكوستيكي پرداخته شده است. به منظور ايجاد مدل كوپل شده عددي با روش المان محدود ابتدا به مدل‌سازي تاير (با درنظر گرفتن آج و دو ديواره جانبي آن) و رينگ فولادي پرداخته شده است. سپس بر روي مدل‌هاي ايجاد شده آناليز مودال انجام شده تا به كمك آن بتوان فركانس و شكل مودهاي مربوط به رزونانس ساختاري و آكوستيكي را پيدا كرد. در ادامه با استفاده از كوپل كردن محيط هارمونيك، مودال و استاتيكي و به كمك افزونه آكوستيكي، به آناليز آكوستيكي مدل كوپل شده تاير و رينگ با حفره سيال براي محاسبه فشار آكوستيكي، تراز فشار صوتي، پاسخ‌هاي هارمونيكي از جمله نيروهاي توپي چرخ و نمودارهاي وابسته به فركانس سيستم پرداخته مي‌شود. در نهايت، با كمك مدل ارائه شده به بررسي پارامترهاي موثر بر سطح نويز تاير پرداخته مي‌شود.

Vehicle vibration and noise characteristics play a major role in ride comfort. Noise of tire in contact with the road is one of the main sources of noise in passenger cars, caused by the rolling of tire on uneven surfaces. Excitation is done through tread structure to fluid cavity and noise and vibrations transmission to the rims are of particular importance. In this paper, vibration analysis of coupled acoustic model of tire, rim and fluid acoustic cavity is performed. For this purpose, a coupled numerical finite element model is used. First, tire modeling has been addressed, taking into account the tread and two side walls and steel wheel rim. Then modal analysis has been performed to identify the structural and acoustic resonance frequencies and mode shapes. Then, using the harmonic environment coupled with static and modal analyses, acoustically coupled models of tire, rim and cavity are used to calculate the acoustic pressure of the fluid cavity and sound pressure level, and the harmonic frequency response of the wheel hub system including the forces of wheel hub is discussed. According to the presented model, the parameters affecting tire noise levels are discussed.