NVH

Noise, Vibration and Harshness (NVH) es el estudio y optimización de ruido y vibraciones características de un vehículo para mejorar su desempeño y confort.


Período

2016-2023

Sector

Automoción

Servicio

Cálculo NVH para optimizar ruido y vibraciones
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CONTEXTO

Noise, Vibration and Harshness (NVH), es la disciplina que aborda el estudio y optimización del ruido y vibraciones características de un vehículo para mejorar su desempeño y confort. Los requisitos de comodidad y aligeramiento de los vehículos aumentan constantemente, pero ambas especificaciones están en contraposición. La reducción de peso en los automóviles contemporáneos a menudo los hace más susceptibles a vibraciones no deseadas, con implicaciones negativas en el confort. Esto implica que componentes como la estructura de la carrocería, el tren motriz y el chasis deban diseñarse con ciertos requerimientos de rigidez estática y dinámica, tanto locales como globales, para lograr los objetivos relativos al confort de pasajeros.

Todas estas implicaciones conducen a incluir en las fases de desarrollo un exhaustivo análisis de vibraciones y respuesta en frecuencia de la carrocería del vehículo o Body in White (BiW).

Estos estudios se abordan mediante simulación CAE a través de herramientas y metodologías avanzadas de modelización por Elementos Finitos específicas para este ámbito.

El desarrollo de NVH pretende mejorar el comportamiento estático y dinámico de un vehículo sin aumentar significativamente el peso, lo cual supone un desafío para ingeniería actual, en la que potenciar el rendimiento sin añadir masa ya no es una opción. Los estándares actuales de eficiencia de combustible y polución obligan a los fabricantes de vehículos a pensar dos veces antes de agregar peso a un vehículo. Por lo tanto, la optimización del diseño es la clave para cumplir con los requisitos de ligereza y NVH.


RESULTADOS

El análisis FEM llevado a cabo en la fase de diseño del vehículo permite comprender en globalidad el comportamiento estructural de rigidez estática y dinámica. Identificando qué componentes o piezas afectan su desempeño, es posible, en concordancia con otras disciplinas, tomar decisiones de cambio de diseño de una manera rápida y efectiva. De esta manera, desde el punto de vista de rigidez, se asegura una performance estructural óptima.

EXPERIENCIA

Desde 2016 SOLUTE colabora de manera constante con fabricantes de automóviles (OEMs) líderes del mercado internacional en numerosas facetas en los desarrollos de nuevos vehículos. Asimismo, da soporte a proveedores de componentes de la industria automotriz que necesitan cumplir con los altos estándares exigidos por sus clientes.

Algunos de los campos importantes de NVH que SOLUTE ha abordado habitualmente son el estudio de la rigidez estática de carrocería o Body in White (BiW), la evaluación de la rigidez dinámica de carrocería o Body in White (BiW) y de carrocería Trimmed Body (TB), así como el análisis de los modos de vibración locales y la respuesta en frecuencia de componentes locales del vehículo.

El estudio de NVH se realiza a través de softwares CAE (Computer Assisted Engineering), basados en el Método de los Elementos Finitos (FEM), empleando programas que suelen ser de origen comercial (ANSA, NASTRAN, PAMCRASH, META, ABAQUS).

METODOLOGÍA

El estudio de NVH se realiza a través de softwares CAE (Computer Assisted Engineering), basados en el Método de los Elementos Finitos (FEM), empleando programas que suelen ser de origen comercial (ANSA, NASTRAN, PAMCRASH, META, ABAQUS). Independientemente de la herramienta que se utilice, siempre se emplean rigurosas metodologías para la simulación y criterios de evaluación de los resultados, basados en los amplios conocimientos y experiencia acumulada de SOLUTE en este campo.

Según el nivel de complejidad del análisis de NVH de un vehículo se pueden clasificar dos grandes tipos de modelizaciones: las de Body in White (BiW) y las de Trimmed Body (TB). En la primera se realiza un estudio de rigidez estática (rigidez torsional) y rigidez dinámica (análisis modal) sobre un modelo que sólo incluye la carrocería, la traviesa parachoques delantera, los subchasis, cristal delantero y, si el coche fuera eléctrico, también la caja de baterías. En el segundo tipo de modelización, el modelo es más completo y además se incluyen los elementos móviles (puertas, portón, capó, etc.), motor, componentes de la dirección, asientos y diversas masas puntuales para representar distintos componentes importantes para el análisis dinámico y de respuesta en frecuencia que se llevan a cabo con el modelo TB.

Las cargas introducidas a los cálculos varían según la tipología de este. En el caso del cálculo de rigidez estática, se alimenta con fuerzas impuestas para analizar su rigidez a torsión, tal y como sería un ensayo de esta naturaleza. Por otro lado, los análisis modales de BiW y TB no tienen condiciones de contorno, es decir, son del tipo libre. El análisis de respuesta en frecuencia (FRF) de TB se suele realizar introduciendo fuerzas unitarias en puntos de importancia del coche, tomando en cuenta la base modal obtenida en el análisis modal previo.

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