Seminar Akustik und NVH: Physikalische Grundlagen und ... file• Simulation liefert die Garantie,...

Seminar

Akustik und NVH: Physikalische

Grundlagen und

Anwendungsbeispiele- Akustiksimulation & Transferpfade – Ralf Müller

20. Februar 2019 9:30 Uhr

Conference Bereich bei der Siemens AG

Weissacher Str. 11 | 70499 Stuttgart

siemens.comUnrestricted © Siemens AG 2019

© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 2 Siemens PLM Software

System-3D Simulation

Motion, Strukturmechanik, Akustik, Durability

Flow & Thermal: ausgewogene Optimierung von

Gehäusen

Profitieren von STAR-CCM+

3D Tests Hybrid Modelling

Model Updating (stärkeres Vertrauen in CAE)

Real-time Hybrid Testing

“Out-of-the-box” Integration mit Teamcenter

Synchronisation von Simulation und Design

Leichtes Verwalten von Simulationsdaten “out-of-the-box”

mit Teamcenter Simulation

Erfassen von Wissen und Prozessautomation

Simcenter 3D Solutions

Ein Teil einer breiteten Perspektive

© Siemens AG 2019


Warum sind Akustiksimulationen wichtig?

Akustischer Komfort,

Soundqualität: Branding

Regularien: Pass-by-

Noise, ICAO

Kostenreduktion

z.B. Materialeinsparung

Indiv. Massenprodukt,

VariantenexplosionReduktion der

FehleranfälligkeitKraftstoffeffizienz

LeichtbauTrends im Markt

© Siemens AG 2019


Simcenter 3D:

eine Plattform, alle Disziplinen

Strukturen

NVH &

Akustik

Thermisch

Strömung

Verbundwerk-

stoffe

Bewegung

Rotor

Dynamik

Lebensdauer

Optimierung

1D – 3D

Co-Simulation

TEST-CAE

Korrelation

Multiphysik

Lineare FEM Nicht-Lineare FEM BEM Mehrkörper Ermüdung Thermodynamik CFD

Basiert auf NX Technologie

© Siemens AG 2019


Willkürliche Vibro-AkustikRisikominimierung bei Raumfahrtmissionen

Gehäuse / Panel DesignPanel Übertragungsverluste,

Einfügungsdämpfung

KabinenakustikKFZ, LKW, Traktoren, Baumaschinen

Fahrzeuglärmabstrahlung/

StreuungFahrgeräusche, Fußgängersicherheit,

Unterwasserstreuung

Leitungen (Vibro)AkustikAnsaug-/Abgasleitungen/ Auspuff

Schalldämmmaß, Geräusche von Düsen und

Hohlräumen

MaschinenlärmabstrahlungMotor, E-Motor, Kompressor, Pumpen…

Simcenter 3D Acoustics:

Themen der Akustiksimulation

© Siemens AG 2019


Postprocessing

Sowohl Vibration als auchAkustik, Contribution analysis

Simulationsprozess:

Schallabstrahlung einer Maschine

Geometrie-bearbeitung

Löcher schließen,Teileentfernen, ...

Vernetzung & Baugruppe

Netze verknüpfen, Schraubenvorspannung,Akustik

Structural-Acoustics (Preprocessig)

Randbedingungendefinieren, Ausgabe-anforderung, FSI

Berechnung

NX Nastran Vibro-Acoustics, FEM AML / FEMAO / ATV

SC Acoustics BEM

Design Exploration

Realize innovation.© Siemens AG 2019

Simcenter Acoustics:

Gehäuseakustik

Siemens PLM Software

© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 8

Simcenter 3D:

Acoustic Simulation Solutions

Effizienter Einsatz von

Schallschutzmaterial

Effizienter Einsatz der

Strukturmaterialen

Eff. Design von Luft-

schlitzen,Schallwände

Größe der Löcher

(Abdeckungsbereich)

Design Luftschlitze, ...

Modulbauweise

Vollständig

integerierte

Strukturmechanik-

Löser

Link zur

Testdatenbank

Teamcenter

Synchronous

Technology

Acoustic Transfer

Admittance

Integration poröser

und absorbierender

Materialien

Wo?

Wie viel?

Absorptionseigenschaften?

Versteifung der Struktur?

Dämpfung der Struktur?

Abdecken verschiedener

Footprints

Wiederverwendung für

verschiedene Anregungen


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 9

Simcenter 3D Acoustics

Produktanforderungen schneller erreichen

Hocheffizienter Prozess

Leicht zu bedienen:

von CAD zu Acoustics

Möglichkeiten

Realistische Simulationen für

eine Vielzahl verschiedener

Anwendungen

Größte Performanz

Resultate schnell erhalten:

hervorragende und einzigartige

Lösungstechnologie

© Siemens AG 2019


• Simulation liefert die Garantie, dass das Produkt die Erwartungen erfüllt

• Anwendung von Akustiksimulation um komplexe Schallfelder zu verstehen

• An spezifische Anwendungen angepasste Software

Punch Powertrain

Neue Generation von geschalteten Reluktanzmotoren mit

überlegener NVH-Performance

• Reduzierung der

Gesamtentwicklungszeit von

mindestens 50%

• Entwicklung neuer Motorengeneration

mit besserer NVH-Performance

• Umsetzung eines neuen

simulationsbasierten Prozesses mit

Wissenstransfer

‘Unter der Tatsache, dass wir diesen Prozess innerhalb eines halben Jahres

aufgebaut haben, können wir definitiv sagen, dass die gesamte Entwicklungszeit um

mindestens den Faktor Zwei verkürzt haben.’

Diederik Brems; Mechanical Engineer; Punch Powertrain

© Siemens AG 2019


• Eine Pre/Post Engineering Plattform

für viele Disziplinen:

Strukturmechanik, Akustik, Meshing,

animierte Ergebnisdarstellung und

Reporting

• Verwenden von

Schallschutzmaterialien

• Integrierte Optimierung und schnelle

Designänderung

• Selektion akustischer Quellen

• Sie erhalten ein modulares, optimales

Design von Gehäusen, betriebsbereit

• Vermeidung von übermäßigen Einsatz von

teuren Schallschutz-Materialien

• Minimierung von Simulationskosten und

Vermeidung zeitintensiver Datentranslation

und potentielle Fehler

• Einhalten akustischer Anforderungen auf

wirksamsten und effizientesten Weg


Vorteile

VorteileSimcenter 3D Acoustics

Simcenter Acoustics:

Schallfelder im Fahrzeuginnenraum



© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 13

Beispiel:

Ursachen für Lärm und Vibrationen bei Traktoren

Kabinenkomfort

Antriebstrang-Lärm

Reifengeräusche

Komponenten-Lärm:

Pumpen,..

Auspuff-Lärm

Luftansaug-Lärm

Lüftergeräusche


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 14

Akustische Kabinenkomfort Simulation - End-to-End Prozess

Vibro-Akustik mit

Automatic FSI.

Sim

cen

ter

3D

Cavity meshing & property

definition: incl trimming

Sim

cen

ter

3D

Import: vorhandende KräfteSim

cen

ter

Test

Post-process: SPL Fahrerohr,

Schwachstellen-Analyse

Close-Loop mit Design:

optimierte Panele, Dämpfung,..

Sim

cen

ter

3D

Strukturmechanik ModellSim

cen

ter

3D


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 15

• Digging in the data: Akustikmessungen am Traktor mit Simcenter Test

• Erstellung eines Simulationsmodells aus CAD-Dateien

• Bestimmen des Schallausbreitungspfads: aufzeigen von Hotspots des

Schalldruckpegels

John Deere

John Deere vermindert dröhnenden Lärm in Traktoren

• Akustische Probleme bereits in einer

frühen Entwicklungsphase behandeln

• Schnelle und effiziente

Ursachenforschung von Kabinenlärm

• Ermöglicht ein besseres Verständnis

von komplexen akustischen Systemen

• Verbesserter Kabinenkomfort für die

nächste Generation garantiert

‘Experimentelle und numerische Akustikanalyse hilft uns, NVH Optimierung in eine

frühen Phase des Entwicklungsprozesses zu verschieben. Dadurch verstehen wir

besser unsere komplexen akustischen Systeme, mit denen wir es zu tun haben.’Dr. Ing. von Holst - Group Leader, Suspension

Systems at John Deere Werke Mannheim


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 16

• Eine Pre/Post Engineering Plattform

für viele Disziplinen:

Strukturmechanik, Akustik, Meshing,

animierte Ergebnisdarstellung und

Reporting

• Integrierte Vibro-Akustik Löser

• Import von Testdaten zur Anregung

• Integrierte Optimierung und schnelle

Designänderung, u.a. Sound Package

• Voll anpass- und automatisierbar

• High Fidelity, Effizienz

• Minimierung von Kosten, zeitintensiver

Datentransfer und potentiellen Fehlern

• Einhaltung akustischer Anforderungen auf

wirksamsten und effizientesten Weg


Vorteile

VorteileSimcenter 3D Acoustics


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 17

Simcenter 3D

FE Modell Correlation & Updating

“Stimmen meine Annahmen

im Simulationsmodell?”

“Wie kann ich den Versuch

optimal vorbereiten?”

“Wie kann ich Simulation und

Versuch vergleichen?”

“Wie kann ich das

Simulationsmodell mit

Versuchsdaten verbessern?”


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 18

Simcenter 3D

Correlation Pretest

Herausforderung:

• So viele Informationen wie möglich durch einen

möglichst einfachen Versuch erzielen

• Das FE Modell wird genutzt um die geeignesten

Positionen zu finden für:

• Sensor-DOFs

• Anregungs-DOFs

Korrelations-Kriterien:

• Modal Assurance Criteria (MAC) für die gewählten

Messpunkte

Driving Point Residuen (DPR) für die gewählten

Anregungspositionen10000 Sensoren


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 19

Hybride Modellierung

Beispiel: Motorengeräusch im Fahrgastraum

Wiederverwendung existierender Modelle

• FE Modelle von Komponenten:

volle Flexibilität

• Test oder reduzierte Darstellung anderer

Komponenten von exisitierenden

Vorgängermodellen:

präzise (Test) und schnell (geringe

Anzahl DOF)

• Kleineres Modell Schnellere Design-

Iterationen, z.B. bei Abstimmung von

Halterungen

FE Darstellung(FE/) Test FRF oder

Moden Darstellung

Hybride oder FE

Baugruppe

Lasten Antworten

FE Darstellung


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 20

Sinnvolle Symbiose:

Effizienz der hybriden Modellierung

Elapsed Time

Full FE 58:00 min

Hybrid – SOL 108 5:20 min

Hybrid – SOL 111 2:12 min

FRF computation 8:00 min


Transfer-Pfad-Analyse

mit Simcenter 3D


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 22

Vibro-Acoustics Engineering mit Simcenter Acoustics:

Source – System - Receiver

ReceiverSystemSource

Mechanisch (von MKS, Test) Finite Element Vibro-Acoustics

Test-basiert

Elektromagnetik (von EM Sim)

Boundary Element Vibro-Acoustics

Vibrationen Akustik

Beiträge Dynamischer Stress

Funktionen Sensoren


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 23

Simcenter 12 - Systemerweiterungen

BE

M

Vib

ro-a

co

usti

cs

Transfer

admittanceF

EM

vib

ro-a

co

usti

cs

Transfer Admittance FEMAO ATV

Modal Strongly

CoupledModal Weakly Coupled

Fast Multi-pole & H-

matrix

Syste

m


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 24

Dröhnen, Vibrieren und Getriebegeräusche reduzieren

Aisin AW

Stärkt seine Position als Technologie Partner

• Erreichen von 50% Zeitreduktion bei

der Fehlersuche aufkommender

NVH Probleme

• Signifikante Reduktion in der

gesamten Entwicklungszeit

• Anerkennung als Technologie

Partner für OEMs (Automotive)

durch Wettbewerbsvorteil

“Viele NVH-Verfahren, die wir von Simcenter Engineering Services gelernt haben,

sind nun Teil unseres Standard-Entwicklungsprozesses geworden. Wie zum

Beispiel die Transfer-Pfad-Analyse.”

Hiroki Tsuji, Group Manager, Core Component Engineering Department

• Einsatz eines modellbasierten Gesamtfahrzeugkonzepts zur Vorhersage und Eliminierung

von Getriebevibrationen

• Modellbasiertes Gesamtfahrzeugkonzept besteht aus Kombination der Methoden aus Test,

3D und Systemsimulation

Full-vehicle simulationEnergy flow lock-up booming

L-up ON


© Siemens AG 2019

20.02.2019Seite 25

Kontakt

Simcenter 1D + 3D

Portfolio Development (PFD):

Dr. Ralf Müller

Portfolio Development


Mobil: +49 (0) 152 0285 9641

E-Mail: [email protected]

Weitere Fragen? Gerne unterstütze ich Sie…

../2016_SalesEnablement/Filme/00 siemens_130314_Siemens_MarsRover_MASTER_h264.mov

../2016_SalesEnablement/Filme/00 siemens_130314_Siemens_MarsRover_MASTER_h264.mov

Seminar Akustik und NVH: Physikalische Grundlagen und ... file• Simulation liefert die Garantie,...

Documents

Transcript of Seminar Akustik und NVH: Physikalische Grundlagen und ... file• Simulation liefert die Garantie,...