ISME2017(in persian).pdf

‫امین کنفرانس ساانه بین المللی مهندسی مکانیک ایرا‬ ‫‪ISME2017-1487‬‬ ‫تهرا ‪-‬دانشگا تربیت مدرس –‬ ‫اردیبهشت ما‬ ‫تا‬ ‫‪9‬‬ ‫بررسی تجربی و تئوری تابع انتقال آکوستیکی بین محل اعمال بارهای متمرکز به بدنه‬ ‫و محل گوش راننده در مدل یک چهارم محفظه مسافر یک خودرو سواری‬ ‫‪2‬‬ ‫نیما حیدری‪ ،1‬کمال جهانی‬ ‫ایران‪ ،‬تبریز‪ ،‬بلوار ‪ 22‬بهمن‪ ،‬دانشگاه تبریز‪ ،‬دانشکده مهندسی مکانیک‬ ‫چکیده‬ ‫در این مطالعه‪ ،‬تابع انتقال آکوستیکی بین ضربه وارده به مدل محفظه‬ ‫مسافر یک خودروی سواری سدان و امواج آکوستیکی در محل گوش راننده‬ ‫بصورت تجربی و تئوری مورد بررسی قرار میگیرد‪ .‬بدین منظور یک جعبه‬ ‫فلزی که مدل یک چهارم کابین سرنشینان خودروهای تجاری سدان است‬ ‫را تحت یک نیروی ضربه مشخص در نقطه ای خاص از جعبه قرار داده و‬ ‫تغییرات حاصل در میدان آکوستیکی داخل محفظه اندازهگیری میشود‪.‬‬ ‫دریافت داده های زمانی از میکروفون و تجزیه و تحلیل آن در حوزه فرکانس‪,‬‬ ‫توسط نرم افزار متلب‪ 3‬انجام میگردد‪ .‬سپس همین محفظه در نرم افزار‬ ‫المان محدود کامسول‪ 4‬به صورت دو بعدی مدل شده و تحت شرایط یکسان‬ ‫با واقعیت مورد تحلیل قرار میگیرد و نتایج حاصل از کار تجربی و مدلسازی‬ ‫در حوزه فرکانس با یکدیگر مقایسه میشود‪ .‬نتایج اخذ شده بیانگر تطابق‬ ‫خوب بین مدل های تجربی و اجزا محدود دارد‪.‬‬ ‫واژههای کلیدی‪ :‬تابع انتقال آکوستیکی ‪ -‬محفظه مسافر خوودرو سوواری ‪-‬‬ ‫نویز ‪ -‬حوزه فرکانس ‪ -‬مدلسازی‬ ‫مقدمه‬ ‫حرکت چرخ ها بر روی ناهمواریهای جاده یکی از منوابع مهون نوویز داخول‬ ‫محفظه مسافر میباشد‪ .‬ارتباط محفظه مسافر بوا چورخ هوا توسوط سیسوتن‬ ‫تعلیق (فنر و کمک فنر) برقرار میباشد‪ .‬لوذا موقوع حرکوت خوودرو بور روی‬ ‫جاده سیستن تعلیق اثر ناهمواریها را بصورت ضرباتی به محفظه مسافر وارد‬ ‫می کند که این تحریوک هوا باعوی ایجواد نوویز در محول گووش سرنشوینان‬ ‫میگردد به همین دلیل تحلیل و بررسوی ایون اثورات دارای اهمیوت زیوادی‬ ‫میباشد‪ .‬برقراری توازن میان سطح نویز داخلی خودرو و قدرت و توانوایی آن‬ ‫اهمیت بسیار زیادی دارد که در کاسهای کاری متفاوت خودرو و همچنین‬ ‫محصوات کارخانههای مختلف سازنده خوودرو موورد اهمیوت و توجوه قورار‬ ‫گرفته است]‪ .[1‬هدف از طراحی یک خوودرو از نقطوه نظور آکوسوتیک ایون‬ ‫میباشود کوه نتیجوهی طراحوی بتوانود در شورایط اعموال نیروهوا و شورایط‬ ‫مختلف‪ ,‬از نظر آکوستیکی و انتقال صودا بوه داخول کوابین خوودرو عملکورد‬ ‫خوب و قابل قبول از نظر سرنشینان خودرو‪ ،‬از خود ارائه دهد]‪ .[2‬نفسوکه و‬ ‫همکارانش اقدام به بررسی یک مدل الموان محودود محفظوه آکوسوتیک بوه‬ ‫منظور پیدا کردن مود های آکوستیکی و نیز سطح نویز داخلوی در شورایطی‬ ‫که ویژگیهای محفظوه و نیوروی تحریوک خوارجی مقوادیر معلوومی دارنود‪،‬‬ ‫نمودند‪ .‬که نتایج تحقیق آنها برای خودروهایی که در مرحله طراحی هسوتند‬ ‫قابل استفاده است]‪ .[3‬چرخهای خودرو یکی از عوامل موثر انتقال نویز به‬ ‫ دانشجوی کارشناسی‬‫‪ -‬دانشیار‪40 11131405 ، ka_jahani@tabrizu.ac.ir ،‬‬ ‫‪MatLab -3‬‬ ‫‪Comsol -4‬‬ ‫داخل کابین سرنشینان است‪ .‬سام کین و همکارانش تاثیر نوع تایر خودرو بور‬ ‫تحریک نویز های داخل را بررسی کردهاند و در نهایت اقدام به طراحی بهینوه‬ ‫برای تایر از نقطه نظر آکوستیکی نمودهاند]‪ .[4‬به منظور پیودا کوردن راهوی‬ ‫برای کنترل نویز به صورت فعال هانسن و همکارانش اقدام به تسوت بور روی‬ ‫یک کابین راننده خودروهای معدن کاترپیار نمودند و نتوایج تسوت تجربوی‬ ‫خود را با مدل سازی المان محدود تطبیق دادهاند که پیشنیاز کاهش نویز و‬ ‫طراحووی مطلوووب از نظوور آکوسووتیکی شناسووایی نوووع نووویز و مقوودار آن‬ ‫میباشد]‪ .[5‬در این مطالعه‪ ،‬تابع انتقال آکوستیکی بین ضربه وارده بوه مودل‬ ‫محفظه مسافر یک خودروی سواری سدان و امواج آکوستیکی در محل گوش‬ ‫راننده بصورت تجربی و تئوری مورد بررسی قرار میگیرد‪.‬‬ ‫مطالعه تجربی‬ ‫با اندازهگیری ابعاد کابین سرنشینان خودروهای مختلف تولید داخل ایران از‬ ‫جمله پژو‪ ،‬سمند‪ ،‬تندر‪ 29‬و‪ ...‬و با در نظر گرفتن نسبت ابعاد ‪ 4‬به ‪ 1‬اقدام به‬ ‫ساخت مدل اولیه با طول و عرض و ارتفاع به ترتیب برابر ‪399،499،559‬‬ ‫میلیمتر میشود‪.‬‬ ‫در داخل این جعبه که مدل کوچک شده کابین سرنشینان خودرو‬ ‫میباشد یک میکروفون در محل گوش راننده قرار داده میشود‪ .‬این‬ ‫میکروفون متعلق به هندزفریهای موجود در بازار میباشد و توسط پایه‬ ‫آهنربایی در داخل جعبه قرار میگیرد و در شکل ‪ 1‬نمای سه بعدی کابین‬ ‫ساخته شده‪ ,‬نحوه قرارگیری میکروفون در داخل جعبه (کابین) و محل‬ ‫اعمال نیرو در تست تجربی نشان داده شدهاند‪.‬‬ ‫شکل‪ -1‬مدل ساخته شده برای تست تجربی‬ ‫جنس فلز به کار رفته برای ساخت مدل‪ ,‬فواد ‪ ST-37‬بوا ضوخامت ‪1‬‬ ‫میلیمتوور موویباشوود‪ .‬مشخصووات فووواد مووورد اسووتفاده عبارتنوود از چگووالی‬ ‫)‪ ,0099(kg/m3‬مدول یانگ )‪ 299 (GPa‬و نسبت پواسون ‪.9/3‬‬ ‫حال با ایجاد نیرو به صورت ضربه با اندازه ‪ 1‬نیوتن در نقطه نشان‬ ‫داده شده در شکل ‪ 1‬و دریافت امواج آکوستیک حاصل در داخل آن‪,‬‬ ‫تغییرات امواج آکوستیک در داخل جعبه مورد بررسی قرار میگیرد‪ .‬بدین‬ ‫منظور با وصل کردن میکروفون به کامپیوتر و استفاده از نرم افزار متلب و‬ ‫استفاده از دستورات ‪ audiorecorder‬و ‪ fft‬کدنویسی انجام میشود تا بتوان‬ ‫صدای داخل جعبه را دریافت و در حوزه فرکانس رسن نمود‪.‬‬ ‫نمودار حوزه فرکانس تست تجربی در شکل ‪ 2‬نمایش داده شده است‪.‬‬ ‫شکل‪ -4‬رسن همزمان نتایج تجربی و مدلسازی‬ ‫نتیجه گیری‬ ‫مدل یک چهارم کابین خودرو تحت یک بار ضوربه ‪ 1‬نیووتن قورار داده شوده‬ ‫است و نتایج حوزه فرکانس آزموایش تجربوی و مدلسوازی الموان محودود بوا‬ ‫یکدیگر مقایسه شده است که نتایج حاصول تطوابق خووب و قابول قبوولی بوا‬ ‫یکدیگر دارند‪ .‬همین تطابق نشان دهنده صحت مدلسازی میباشد‪ .‬بوا توجوه‬ ‫به اختاف دو نمودار حاصل میتوان دلیل خطای ایجاد شده را در مدلسوازی‬ ‫به صورت دو بعدی‪ ،‬متفاوت بودن خواص مواد به کار رفته در تسوت و مودل‪،‬‬ ‫نویزهای ایجواد شوده در ثبوت دادههوا توسوط میکروفوون و کوالیبره نبوودن‬ ‫میکروفون جستجو کرد‪.‬‬ ‫شکل‪ -2‬نمودار حوزه فرکانس تست تجربی‬ ‫مدلسازی‬ ‫به منظور اعتبار سنجی نتایج حاصل از آزموایش تجربوی‪ ,‬محفظوه در داخول‬ ‫نرم افزار کامسول به روش اجزا محدود مدلسازی میشود‪.‬‬ ‫جهت سادهسازی‪ ,‬مدلسازی به صورت دو بعدی انجام میگیرد کوه در شوکل‬ ‫‪ 3‬مدل مش خورده به همراه نقطه اعموال ضوربه (نقطوه آبوی) و نقطوه داده‬ ‫برداری (نقطه قرمز) نمایش داده شده است‪.‬‬ ‫شکل ‪ 3‬نمایانگر مقطع مش خوردهی قرارگیوری میکروفوون و اعموال‬ ‫بار میباشد‪ .‬نوع مش استفاده شده ‪ Free Tetrahedral‬مویباشود کوه موش‬ ‫پیش فرض نرم افزار کامسول است و اندازه المانها نرمال انتخاب شودهانود و‬ ‫تعداد المانها ‪ 119229‬میباشد‪ .‬بار ضربه مورد نظر توسط دو توابع پلوه بور‬ ‫مدل اعمال میشود‪ .‬نیروی ضربه وارد شده برابر ‪ 1‬نیوتن است‪ .‬توجه به این‬ ‫نکته ضروری است که به دلیل استفاده از میکروفونهای تجاری و در نتیجوه‬ ‫عدم دسترسی به دیتاشیتهای مربوطه‪ ،‬برای اعتبارسونجی‪ ،‬حووزه فرکوانس‬ ‫مد نظر قورار خواهود گرفوت‪ .‬بوا رسون همزموان دو نموودار حاصول از حووزه‬ ‫فرکانس در نرم افزار متلب شکل ‪ 4‬حاصل میگردد‪.‬‬ ‫شکل‪ -3‬مدل مش خورده در نرم افزار کامسول‬ ‫مراجع‬ ‫‪[1] Govindswamy, K., Hartwig, M., Alt, N., Wolff, K.,‬‬ ‫‪2004. ”Designing sound to build character”. The Journal‬‬ ‫‪of Sound and Vibration, February, p. 172.‬‬ ‫‪[2] Schneider, M., Wilhelm, M., Alt, N., 1995.‬‬ ‫‪“Development of vehicle sound quality-targets and‬‬ ‫‪methods” (No. 951283). SAE Technical Paper.‬‬ ‫‪[3] Nefske, D.J., Wolf, J.A., Howell, L.J., 1982. “Structural‬‬‫‪acoustic finite element analysis of the automobile‬‬ ‫‪passenger compartment: a review of current practice”.‬‬ ‫‪Journal of Sound and Vibration, 80(2), January, pp. 247‬‬‫‪266.‬‬ ‫‪[4] Kim, B.S., Kim, G.J., Lee, T.K., 2007. “The‬‬ ‫‪identification of tyre induced vehicle interior noise”.‬‬ ‫‪Applied Acoustics, 68(1), January, pp. 134-156.‬‬ ‫‪[5] Stanef, D.A., Hansen, C.H., Morgans, R.C., 2004.‬‬ ‫‪“Active control analysis of mining vehicle cabin noise‬‬ ‫‪using finite element modelling”. Journal of Sound and‬‬ ‫‪Vibration, 277(1), October, pp. 277-297.‬‬