Îmbunătățirea sunetului produselor utilizând simulările acustice.
Inginerii tind să petreacă mult timp ajustând și simulând un design pentru a îi optimiza aspectul, modul în care este perceput la atingere și performanța acestuia. Ei nu ar trebui să subestimeze sunetul emis de aceste produse sau să le abordeze prea târziu în ciclul de dezvoltare.
Inginerii pot proiecta cel mai bun produs din lume, dar dacă acesta este prea gălăgios sau prea silențios atunci oamenii pot avea impresia că acesta nu funcționează în mod corespunzător.
Unele sunete pot fi satisfăcătoare, de exemplu cu toții putem anticipa pocnetul unui prăjitor de pâine, unei centuri de siguranță sau click-ul unui conector. De fapt, aceste sunete sunt atât de satisfăcătoare încât este un lucru obișnuit să le auzim în reclame.
Pe de altă parte, un sunet inadecvat poate fi dezastruos pentru un produs. Imaginați-vă un ventilator de tavan care poate răci o cameră în câteva secunde, dar dacă sună ca un elicopter, nimeni nu l-ar cumpăra.
Deoarece sunetele pot avea un impact asupra vânzărilor de produse, ar putea fi problematic dacă echipele de ingineri ar folosi metoda tradițională și ar aștepta până la prototiparea fizică pentru a-și asculta pentru prima dată produsul. În acest stadiu al ciclului de dezvoltare, ar putea fi prea costisitor să se rezolve problema.
Cum ar fi dacă v-ați putea asculta produsul încă din timpul etapei de dezvoltare? Desigur, puteți face asta cu ajutorul simulărilor acustice. Unele companii au început să-și creeze departamente care se concentrează pe optimizarea sunetelor produselor.
Știința din spatele simulărilor acustice.
Înainte de a intra în detalii, să discutăm de unde provin aceste sunete. Produsele pot avea piese care vibrează și componente care se lovesc. De asemenea fluxurile de fluide și câmpurile electromagnetice pot produce sunete prin vibrația aerului sau a mediului din jurul lor. Așadar pentru simularea sunetelor trebuie simulate produsele în exploatare.
De exemplu, pentru a simula sunetele din interiorul unei mașini, trebuie să modelam vântul care trece pe lângă ea și comportamentul vibroacustic al grupului motopropulsor. La vehiculele electrice, deoarece acestea sunt mai silențioase, chiar și sunetele sistemului de ventilație sunt importante.
Odată ce au fost modelate toate operațiunile produsului, toate zgomotele produse pot fi identificate și studiate pentru nivelul și calitatea lor. Nivelul sonor este calculat în decibeli, o unitate de măsură a sunetului care măsoară presiunea, puterea și intensitatea acestuia.
Deoarece calitatea sunetului este subiectivă inginerii trebuie să efectueze teste de ascultare cu grupuri de persoane și să facă analize statistice.
Aceste analize acustice sunt foarte importante deoarece ele ajută la optimizarea sunetului unui produs cât și la proiectarea aspectului funcțional.
Cum se poate genera sunetul cu ajutorul unei analize acustice.
Să presupunem ca doriți să evaluați sunetul unui vehicul electric. Componentele principale ale grupului motopropulsor care contribuie la producerea sunetului sunt motorul și cutia de viteze. Așadar, pentru a evalua sunetele, prima dată trebuie utilizate fluxurile de lucru multifizice care simulează aceste sisteme.
Motorul electromagnetic poate fi simulat utilizând Ansys Maxwell și Ansys Mechanical în vreme ce mișcarea cutiei de viteze poate fi simulată utilizând Ansys Motion. Informația obținută de la aceste modele poate fi apoi trimisă către Ansys Sound astfel ca inginerii pot auzi sunetele emise de către produs. În funcție de rezultatele obținute ei pot ajusta performanțele și sunetele produsului.
Pe măsură ce inginerii învață mai multe despre proiectele lor, ei pot extinde simularea pentru a cerceta sursele de zgomot ale motorului electric în sine. Acest flux de lucru multifizic ar putea include analiza structurală a sarcinilor statice, forțelor electromagnetice, analiza vibrațiilor și radiația acustică a zgomotului.
Ce alte sunete pot fi simulate?
Sunetele motoarelor și ale vehiculelor nu sunt singurele zgomote pe care inginerii trebuie să le optimizeze. Prin urmare, Ansys oferă fluxuri de lucru de simulare multifizică care pot fi utilizate pentru a obține zgomotele diferitelor produse.
De exemplu, ventilatoarele, compresoarele, pompele și suflantele pot fi simulate cu ajutorul Ansys Fluent. Software-ul CFD poate fi utilizat pentru a efectua o simulare aeroacustică care ia în considerare performanța paletelor și turbulențele. Aceste date pot fi apoi transmise către modulul Ansys Sound pentru a obține o redare a sunetului pe care oamenii să o asculte. Apoi, inginerii pot evalua și optimiza calitatea sunetului pe baza acestui model virtual.
Multe mașini rotative trebuie să respecte standardele de aeroacustică. Cu ajutorul simulărilor acustice, inginerii au la dispoziție o modalitate eficientă de a genera zgomotul din proiectele lor și de a se asigura că acestea sunt adecvate.
Proiectarea sunetelor bunurilor de consum este la fel de importantă ca și proiectarea produselor industriale. De exemplu, nimeni nu își dorește o crosă de golf silențioasă, ceea ce își doresc este să aibă parte de pocnetul satisfăcător al impactului cu mingea.
Așadar, în funcție de context, sunetele de impact pot fi dorite cât și nedorite. Prin simulare inginerii pot minimiza sunetele nedorite și le pot îmbunătăți pe cele dorite.
În cazul croselor de golf, sunetul va depinde de viteza impactului și forma crosei. Dar depinde, de asemenea, de materialele obiectelor care se lovesc și de mediul în care acestea se află. Acest lucru poate fi o provocare pentru testarea fizică și proiectarea manuală, dar cu Ansys LS-DYNA și Sound, inginerii se pot asigura că o crosă de golf are o lovitură bună atunci când intră în contact cu mingea și este aproape silențioasă atunci când lovește solul.
Într-o analiză acustică ANSYS-Sound încheie fluxul de lucru, putând fi precedată de numeroase alte module, ca Ansys LS-DYNA, Motion, Fluent, Maxwell sau Mechanical și oferă inginerilor oportunitatea de a îmbunătății sunetul emis de produsele lor.
Prezentă pe piața de profil din România încă din anul 1991, INAS S.A. este astăzi furnizor principal de soluții CAD/CAM/CAE/PLM/IoT/AR și servicii conexe, pentru industria românească. Încă de la înființare, INAS s-a remarcat prin orientarea constantă către client și prin preocuparea de a introduce pe piață produse software complete și inovative care să răspundă celor mai exigente cerințe ale utilizatorilor săi.
Având și o bogată experiență practică, acumulată ca urmare a colaborărilor cu parteneri de prestigiu atât din industria românească cât și din străinătate, specialiștii INAS furnizează consultanță tehnică de specialitate în domeniul ingineresc, respectiv servicii de proiectare și analiză, pentru o gamă largă de domenii industriale, de la construcția de autovehicule și mașini grele la industria nucleară și apărare.
Pentru informații suplimentare, contactați office@inas.ro