El modelado de neumaticos que mejora el ruido, las vibraciones y el rodaje

El ruido de la carretera es la molestia audible que experimenta un pasajero como resultado del contacto entre los neumáticos y la superficie de la carretera. Desde el punto de vista de la ingeniería, los desplazamientos locales en este punto de contacto provocan vibraciones en la llanta, que se propagan por todo el vehículo hasta la cabina. Es un contribuyente importante a la experiencia general de ruido interior y se intensifica en superficies más gruesas.

Realizar una simulación avanzada para la optimización del ruido de la carretera requiere modelos de neumáticos precisos. El modelado de neumáticos puede ser útil para dos escenarios distintos que dependen en gran medida de los deseos del cliente. Por un lado, el uso de modelos de neumáticos permite la entrada de parches de desplazamiento al ensamblaje del vehículo completo y permite cambios en los parámetros relacionados con los subsistemas, como la carrocería y la suspensión de un vehículo. Por otro lado, un modelo de neumático también puede servir como parámetro de ajuste. Además de lograr la optimización del ruido de la carretera mediante la simulación de modificaciones en la carrocería y la suspensión, las características de los neumáticos ahora se pueden modificar y contribuir a un resultado final más integral.

Realizar una simulación avanzada para la optimización del ruido de la carretera requiere modelos de neumáticos precisos. El modelado de neumáticos puede ser útil para dos escenarios distintos que dependen en gran medida de los deseos del cliente. Por un lado, el uso de modelos de neumáticos permite la entrada de parches de desplazamiento al ensamblaje del vehículo completo y permite cambios en los parámetros relacionados con los subsistemas, como la carrocería y la suspensión de un vehículo. Por otro lado, un modelo de neumático también puede servir como parámetro de ajuste. Además de lograr la optimización del ruido de la carretera mediante la simulación de modificaciones en la carrocería y la suspensión, las características de los neumáticos ahora se pueden modificar y contribuir a un resultado final más integral.

Un proceso típico de modelado de neumáticos consta de las siguientes fases:

Prueba de neumáticos

Al principio, se lleva a cabo una campaña de prueba en un neumático en condición de prueba fija/libre precargada y no giratoria. Las mediciones de la función de respuesta de frecuencia (FRF), con excitación de agitador y/o martillo, le permiten adquirir todos los datos necesarios para describir la transferencia desde el parche del neumático hasta la llanta. Estas funciones de transferencia medidas entre el parche del neumático y la llanta se procesan luego en software de simulación, como Ansys. El uso del software transforma la salida adquirida en un modelo FRF, que describe la dinámica del neumático para una entrada de desplazamiento en el parche de contacto que corre hacia la respuesta de aceleración en el centro de la llanta.

Modelo de elementos finitos del concepto de neumático

En esta fase, la dinámica del neumático se describe mediante un conjunto de parámetros conceptuales que el usuario puede cambiar. El resultado es un modelo de neumático de elementos finitos (FE) detallado que presenta un conjunto limitado de parámetros geométricos y materiales (por ejemplo, rigidez de la banda o de la pared lateral). Estos se ajustan para que coincidan lo más posible con el modelo FRF medido. Como tal, la representación del neumático en el modelo de vehículo completo en la siguiente fase es mucho más precisa.

Modelo de vehículo completo

A continuación, los ingenieros utilizan la subestructura basada en la frecuencia (FBS) para crear un modelo de vehículo completo con todos los subsistemas relevantes para el ruido de la carretera: carrocería, suspensión y neumáticos. El cuerpo se puede representar mediante un modelo de ingeniería asistida por computadora (CAE) o FRF medidos. La suspensión suele estar representada por un modelo CAE, lo que permite cambiar sus parámetros. El modelo de neumático consiste en un modelo FRF o un modelo FE conceptual. La complejidad del modelo de vehículo completo resultante variará según los requisitos del cliente.

Simulación de modificaciones para la optimización del ruido de la carretera

Finalmente, se pone en marcha un estudio de sensibilidad y una campaña de optimización para identificar qué parámetros se relacionan con el ruido de la carretera. Para refinar el rendimiento del vehículo frente al ruido de la carretera, los ingenieros simulan modificaciones de parámetros en la carrocería, la suspensión y (en caso de que se utilice un modelo de concepto de neumático) los neumáticos para optimizar el resultado final general. Por lo general, todo esto se puede hacer antes de producir el primer prototipo.