BRPI0615935A2 - processo de otimização do conforto acústico e vibratório em um habitáculo móvel - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE OTIMIZAçãO DO CONFORTO ACúSTICO E VIBRATóRIO EM UM HABITáCULO MóVEL A invenção se refere a um processo de otimização do conforto acústico e vibratório em um habitáculo móvel, o processo sendo executado pela equipe de concepção destinada a assegurar a concepção global do habitáculo e/ou por pelo menos um fabricante de equipamentos destinado aassegurar a concepção de uma parte do habitáculo, que consiste em estabelecer valores alvos a atingir para indicadores de conforto bem identificados, em definir restrições e dados de entradas ligados a vários fabricantes de equipamentos para obter uma globalidade de informações em relação ao habitáculo, em estimar os valores dos indicadores de conforto e em comparar os mesmos com os valores alvos, e finalmente em modificar isoladamente ou em combinação os dados de entrada para correlacionar os mesmos com os valores alvos.
Description
PROCESSO DE OTIMIZAÇÃO DO CONFORTO ACÚSTICO EVIBRATÓRIO EM UM HABITÁCULO MÓVEL"
A invenção se refere a um processo de redução do incômodoacústico e vibratório dentro de um habitáculo, em especial um habitáculomóvel tal como um veículo, notadamente um veículo automóvel.
Além dos veículos automóveis ou outros tipos de veículos taiscomo os caminhões, ônibus, materiais agrícolas, a invenção se aplica a todosos tipos e equipamentos de locomoção que apresentam um habitáculo fechadoou sensivelmente fechado, tais como os aviões, os trens, os barcos, ossubmarinos...
Entre todas as qualidades que concorrem para o conforto nosmeios de transporte modernos como os trens e os automóveis, o confortoacústico e vibratório se torna determinante. De fato, as outras fontes dedesprazer de origem mecânica, térmica, de visibilidade, etc., foramaproximadamente controladas. Mas a melhoria do conforto acústico evibratório apresenta novas dificuldades.
São distinguidos diferentes tipos de perturbações do confortoacústico em um veículo:
- os ruídos de origem aerodinâmica, quer dizer criados peloatrito do ar sobre o veículo em deslocamento,
- os ruídos exteriores transmitidos por via aérea, gerados Poeexemplo por ocasião da ultrapassagem de outros veículos, ou como os ruídosde motor (em especial por ocasião da passagem em túnel ou próximo de umobjeto que reflete as ondas sonoras como um muro feito de concreto), ruídosde boca do cano de descarga, ruídos de rodagem, ou ainda os ruídos deretrovisor (ruídos que têm uma origem aerodinâmica mas que se propagampor via aérea),
- os ruídos de impactos, tais como a chuva que atinge oveículo,- os ruídos estruturais, quer dizer os ruídos transmitidos pelacaixa do veículo, que têm por exemplo como origem as vibrações de motor(em especial a certas velocidades de rotação do motor), de linha deescapamento, dos amortecedores, do grupo motopropulsor...
Da mesma maneira, existem diferentes tipos de perturbaçõesdo conforto vibratório:
- as vibrações que provêm do trem de rodagem que sãotransmitidas à caixa, por exemplo geradas pela rodagem sobre a via etransmitidas à caixa pelos amortecedores e,
- as vibrações que provêm do grupo motopropulsor (motor,caixa de marchas, linha de escapamento) e transmitidas à caixa.
Na concepção de veículos, distingue-se comumente omontador e os fabricantes de equipamentos.
O montador assegura a concepção global, a montagem e acomercialização dos veículos, ou diretamente, ou recorrendo a uma sub-contratação parcial ou total.
Em sua atividade de concepção sobre o veículo completo ousobre certas peças ou equipamentos, a equipe constituída pelo montador e porum ou vários de seus fabricantes de equipamentos é chamada de "equipe deconcepção".
Numerosos esforços foram realizados pelos montadores ecertos fabricantes de equipamentos a fim de melhorar o conforto acústico evibratório no interior do habitáculo do veículo, por exemplo utilizando paraisso revestimentos absorventes no interior do veículo, ou fornecendo para issopara a mecânica do veículo peças de ligação feitas de elastômero, ou aindafornecendo para isso melhorias técnicas nas vidraças, em especial:
- As formas das vidraças foram modificadas, melhorou-se apenetração no ar e diminuiu-se as turbulências que são elas próprias fontes deruídos.- Vidraças laminadas são realizadas, das quais a intercalaçãopossui propriedades de melhoria do amortecimento vibratório e do isolamentoacústico conferindo ao habitáculo uma boa proteção contra os ruídosaerodinâmicos e/ou os ruídos de origem aérea e/ou os ruídos de origemestrutural. E possível citar como intercalações, aquelas que apresentam ascaracterísticas descritas na patente EP 387 148 Bl e no pedido de patente EP844 075.
- São empregadas juntas de estanqueidade dispostas entre acarroceria do veículo e a vidraça, e constituídas por um ou vários materiaisdos quais as características permitem um amortecimento vibratório. Ospedidos de patente PCT/FR03/02417 e FR 04/09807 precisam ascaracterísticas preenchidas por tais juntas.
- Foram criadas zonas de radiação em oposição de fase àszonas de radiação criadas pela excitação da vidraça submetida a um campovibratório a fim de diminuir a radiação global da vidraça.
Foi proposto modificar localmente a ligaçãovidraça/carroceria ao nível da junta periférica; por exemplo, a diminuição dodeslocamento da vidraça na junta periférica unicamente em uma partelimitada da periferia da vidraça permite realizar uma vidraça desprovida pelomenos do primeiro modo impar de radiação quando essa última é excitada porum campo acústico (pedido de patente EP 908 866).
Entretanto é verificado que as diversas soluções propostasindependentemente por cada fabricante de equipamento ou por um montadornão convém obrigatoriamente para todos os veículos. Os inventorescolocaram em evidência que em especial o tamanho do veículo, seuhabitáculo, o tipo de materiais utilizados em sua construção, tambémdesempenham um papel na propagação dos campos vibratórios e no que dizrespeito às freqüências mais especiais para as quais esses campos vibratóriosgeram uma perturbação do conforto acústico ou vibratório.E importante destacar que a invenção não está ligada somenteà redução do nível acústico e vibratório mas também está ligada a umamelhoria do conforto acústico e vibratório que reside em especial na melhoriado ruído ou das vibrações residuais, preferindo-se por exemplo os ruídoscontínuos aos ruídos intermitentes.
Igualmente, a invenção tem como objeto fornecer uma novaatitude na concepção de soluções que asseguram um conforto global tantoacústico quanto vibratório, e que são adaptadas a cada tipo de habitáculo.
A invenção propõe também considerar, em combinação, osprincipais parâmetros que influenciam a geração, a propagação e atransmissão dos campos vibratórios e acústicos através e no interior dohabitáculo, levando para isso em consideração o tipo de veículo, sua forma,seus matérias constitutivos, e notadamente o comportamento vibro-acústicodas vidraças que reside em especial na forma da vidraça, na estrutura davidraça, na interface vidraça/habitáculo.
A invenção fornece um processo de otimização do controle doconforto acústico e vibratório no interior de um habitáculo respeitando paraisso um caderno de encargos fornecido pelo construtor, em termos dedesempenho acústico, de desempenho vibratório e de custo dos meios eempregar para obter desempenhos de melhoria do conforto, cuidando-senotadamente para a viabilidade dos elementos, para não aumentar asespessuras das vidraças inconsideradamente por razões de peso, para nãodegradar a qualidade óptica através das vidraças, para não degradar aresistência mecânica do habitáculo, para assegurar a capacidade de limpeza davidraça de acordo com sua forma...
O processo da invenção é executado por um montadordestinado a assegurar a concepção global o habitáculo e/ou por pelo menosum fabricante de equipamentos destinado a assegurar a concepção de umaparte do habitáculo.De acordo com a invenção, o processo de otimização dodesempenho acústico e vibratório no interior de um habitáculo móvel consisteem:
- estabelecer a lista dos indicadores de conforto que oscritérios que definem a qualidade do desempenho acústico e vibratório são efornecer valores alvos desses indicadores,
- estabelecer a lista das restrições que concernem a totalidadeou parte do conjunto do habitáculo e que são ligadas a vários fabricantes deequipamentos, as restrições sendo informações relativas a todas as exigênciascom exceção daquelas que se referem ao conforto acústico ou vibratório,
- definir dados de entrada que influenciam a geração, apropagação e a transmissão dos campos vibratórios e acústicos no interior dohabitáculo, os dados de entrada sendo ligados a vários fabricantes deequipamentos e certos dados de entrada sendo limitados por restrições,
- estimar os valores dos indicadores de conforto do habitáculoem função dos dados de entrada,
- comparar os valores estimados com os valores alvos,
- quando os valores estimados não correspondem aos valoresalvos, agir isoladamente ou em combinação sobre a totalidade ou parte dosdados de entrada,
- repetir de maneira iterativa as etapas de estimativa dosvalores dos indicadores de conforto do veículo, da comparação dos mesmoscom os valores alvos, e de ação sobre os dados de entrada, de maneira aassegurar a convergência dos valores dos indicadores de conforto para osvalores alvos.
Entende-se por "convergência dos valores", o fato de obter aexatidão dos valores alvos, ou de obter valores sensivelmente próximos dosvalores alvos de acordo com uma margem diferencial que terá sido fixada.
A qualidade do desempenho acústico e vibratório correspondeaos objetivos de conforto decidido pelo montador em função do tipo, da gamado veículo, do mercado visado, da imagem que ele deseja reenviar em termode conforto, do caderno de encargos fornecido pelo cliente, etc...
Esses objetivos ou critérios que definem a qualidade dodesempenho são traduzidos sob a forma de indicadores físicos mensuráveisque se referem ao interior do habitáculo móvel ou que estão associados a umapeça ou a um equipamento do habitáculo.
A título de exemplos não limitativos, os indicadores físicos sãoo nível da pressão acústica em certos pontos do habitáculo, o nível dodeslocamento, da velocidade ou da aceleração vibratória em certos pontos dohabitáculo, o indicador psico-acústico ou de inteligibilidade em certos pontosdo habitáculo, o nível de potência acústica radiada por uma peça ou umequipamento, o nível de esforço injetado por uma peça ou um equipamento, ocoeficiente de absorção acústica de certas peças ou equipamentos, oisolamento acústico de certas peças ou equipamentos, o coeficiente deamortecimento vibratório trazido por certas peças ou equipamentos, aatenuação vibratória trazida por um sistema de fixação entre duas peças ouequipamentos.
De acordo com uma característica, é estabelecida a lista dasrestrições absolutas, quer dizer as características que devem necessariamenteser satisfeitas para garantir certas funções julgadas essenciais, e sobre as quaisé imperativo não agir, e a lista das restrições indefinidas, quer dizer ascaracterísticas das quais os valores podem evoluir sem prejuízo da qualidadeglobal do habitáculo móvel definindo-se para isso as proporções ou faixaspara as quais é possível fazer esses valores variarem.
De acordo com uma outra característica, são definidos osdados de entrada tais como a geometria e/ou as dimensões do habitáculo e deelementos constitutivos do veículo, as propriedades físicas dos materiais e osestados comportamentais dos elementos constitutivos do habitáculo móvel emrelação às excitações acústicas e vibratórias sob a forma de valores, de basesmodais, de funções de transferência, de espectros ou interespectros...
Os dados de entrada podem ser configurados se elescorrespondem a restrições absolutas, podem variar em um certo âmbito se elescorrespondem a restrições indefinidas ou podem permanecer livres se eles nãotêm nenhuma ligação com as restrições definidas.
E preferível antes de começar todas as operações deestimativa, medição, ou cálculo, definir os meios de concepção que sãoutilizados para justamente estimar grandezas correlacionadas com os valoresalvos dos critérios que definem a qualidade do desempenho acústico evibratório, e comparar essas grandezas com os valores alvos.
Os meios de concepção podem ser baseados em abordagensexperimentais, abordagens preditivas totalmente numéricas, ou em umacombinação dessas abordagens.
Os meios de concepção preditivos podem permitir estimar apriori o valor dos indicadores de conforto que seria possível obter em umhabitáculo móvel, uma peça ou um equipamento antes de tê-lo realizado. Elespodem permitir também hierarquizar várias soluções possíveis em relação aosobjetivos de conforto que foram definidos, indicando quais soluções permitemse aproximar da melhor forma possível dos objetivos.
Os meios preditivos têm a vantagem de permitir umaestimativa dos indicadores antes da realização do habitáculo ou de seus sub-sistemas. A realização de protótipos sendo com freqüência onerosa e lenta, autilização de meios preditivos pode gerar um ganho de tempo e uma reduçãodos custos de concepção. Os meios preditivos dão entretanto uma estimativados indicadores com uma precisão difícil de quantificar e às vezesinsuficiente, que depende das hipóteses feitas por ocasião da modelação. Ograu de confiabilidade exigido para os meios de concepção pode ser adaptadoà criticalidade do fenômeno estudado em termo de conforto: por exemplo, sea equipe de concepção trabalha em um objetivo julgado sensível, ela se dotaráde meios confiáveis para considerar o problema. O grau de confiabilidadeexigido para os meios de concepção pode ser adaptado ao estágio daconcepção: por exemplo, meios que dão resultados bastante grosseiros a baixocusto poderão se mostrar satisfatórios no estágio do anteprojeto, paradeterminar certas orientações maiores em termo de conforto acústico ouvibratório, enquanto que meios que necessitam de mais recursos serãoprivilegiados no estágio da concepção fina, para sua melhor confiabilidade.
O alcançamento dos objetivos é realizado modificando-se paraisso os dados de entrada: conservando-se tais quais os dados de entradaconfigurados por uma restrição absoluta, ou modificando-se os dados deentrada relativos a restrições indefinidas, no interior do âmbito que foi fixadopara elas, ou modificando-se livremente os dados de entrada que sãoindependentes de uma qualquer restrição.
A escolha nas variações dos dados de entrada pode ser ainiciativa de uma pessoa, com freqüência especialista no domínio da acústicaou das vibrações, em função de sua experiência, de sua compreensão dosdiferentes fenômenos, de sua utilização dos meios de otimização. A escolhanas variações dos dados de entrada pode ser parcialmente ou totalmenteautomatizada, fundamentando-se por exemplo em um algoritmo deotimização.
De maneira não exaustiva, é possível citar as ações seguintesefetuadas em certos dados de entrada para modificar esses últimos a fim departicipar na otimização do conforto, em especial em relação às vidraçasassociadas ao habitáculo:
- Modifica-se de maneira espacial a forma de um modo deradiação da vidraça, que constitui um dado de entrada, quando a dita vidraça éexcitada por um campo acústico ou vibratório. Assim, é possível suprimirpara a vidraça pelo menos o ou os modos de radiação que são acoplados comum ou vários modos de cavidade do habitáculo, por exemplo reduzindo-separa a vidraça pelo menos a resposta do primeiro modo ímpar. Isso é efetuadonotadamente para um deslocamento localmente diminuído da vidraça na juntaperiférica associada entre a vidraça e o habitáculo.
- Desloca-se de maneira freqüencial um modo de radiação da
vidraça em relação a um modo de cavidade do habitáculo.
- Gera-se fenômenos acústicos em oposição de fase em relaçãoàs radiações dentro do habitáculo, o que é chamado usualmente de controleativo.
- Modifica-se por exemplo o fluxo de ar que entra em contatocom a vidraça, tal como pela associação de defletores na exterior dohabitáculo.
- Age-se sobre a natureza do material da junta periféricaassociada entre a vidraça e o habitáculo.
- Modifica-se o acoplamento mecânico entre a vidraça e ohabitáculo, de maneira a favorecer mais uma dissipação da energia vibratória,de acordo com um trabalho em cisalhamento,ou de acordo com um trabalhoem tração-compressão em função da natureza dos materiais do habitáculo edos elementos intermediários entre a vidraça e o habitáculo.
- Modifica-se a forma, a espessura e/ou os materiaisconstitutivos da vidraça.
Quando depois de um número de iterações para as etapas deestimativa dos valores dos indicadores, de comparação e de ação sobre osdados de entrada foi julgado suficiente de acordo com a complexidade doproblema posto, nenhum jogo de dados de entrada permitiu atingir osobjetivos, esses últimos são redefinidos redefinindo-se para isso notadamenteos dados de entrada e eventualmente as restrições.
Quando o processo de otimização está terminado, estabelece-se um balanço dos dados de entrada que permitiram atingi-lo.O processo de otimização é executado de preferência pelaequipe de concepção a fim de convergir para soluções ótimas que garantempara o habitáculo:
- o respeito das restrições :um estrito respeito das restriçõesabsolutas, um respeito das restrições indefinidas no âmbito que foi fixado,
- o alcançamento dos objetivos de conforto acústico evibratório, ou estritamente, ou o mais próximo possível utilizando-se umaatitude de compromisso. A atitude de compromisso consiste em redefinir osobjetivos, para mais ou para menos, a fim de poder obter uma soluçãosatisfatória.
A atitude de otimização de acordo com a invenção assegurauma interação necessária entre as restrições e os dados de entrada dosdiversos fabricantes de equipamentos a fim de considerar todas essasinformações em sua globalidade.
Outras características e vantagens aparecerão na seqüência dadescrição em referência ao desenho esquemático da figura 1.
O processo de otimizacao do desempenho acustico e vibratoriono interior de um habitáculo móvel tal como um veículo, aqui um veículoautomóvel, consiste de acordo com a invenção em seguir as etapas seguintes:
- estabelecer a lista dos indicadores de conforto que oscritérios que definem a qualidade do desempenho acústico e vibratório são efornecer valores alvos desses indicadores (bloco 1 da figura 1),
- estabelecer a lista das restrições (bloco 2), que correspondema informações ligadas a todas as exigências com exceção daquelas que sereferem ao conforto acústico ou vibratório,
- definir dados de entrada que influenciam a geração, apropagação e a transmissão dos campos vibratórios e acústicos no interior dohabitáculo (bloco 3), certos dados de entrada podendo ser ligados a restrições(flecha do bloco 2 para o bloco 3),- estimar os valores dos indicadores de conforto do veículo emfunção dos dados de entrada (bloco 5) graças aos meios de concepção (bloco 4),
- comparar os valores estimados com os valores alvos (bloco 6),
- quando os valores estimados não correspondem aos valoresalvos, agir isoladamente ou em combinação sobre a totalidade ou parte dosdados de entrada,
- repetir de maneira iterativa as etapas de estimativa dosvalores dos indicadores de conforto do veículo, da comparação dos mesmoscom os valores alvos, e de ação sobre os dados de entrada, de maneira aassegurar a convergência dos valores dos indicadores de conforto para osvalores alvos.
Trata-se primeiramente de estabelecer a lista dos critérios quedefinem a qualidade do desempenho acústico e vibratório (bloco 1). Essaqualidade corresponde aos objetivos de conforto decididos pelo montador emfuncao do tipo, d agama do veiculo, do mercado visado, da imagem que eledeseja reenviar em termo de conforto, do caderno de encargos fornecido pelocliente, etc...
Os objetivos de conforto são traduzidos sob a forma deindicadores físicos que são mensuráveis referindo-se ao interior do veículo oumensuráveis sendo para isso associados a uma peça ou a um equipamento doveículo.
Os indicadores físicos mensuráveis no interior do veículocaracterizam o veículo em seu conjunto, por exemplo:
- o nível da pressão acústica (linear ou ponderada) em certospontos do habitáculo, por exemplo ao nível das orelhas do motorista, dopassageiro da frente ou dos passageiros de trás;
- o nível do deslocamento, da velocidade ou da aceleraçãovibratória (linear ou ponderada) em certos pontos do habitáculo, por exemploao nível do piso, do volante, da alavanca de marchas ou da base do retrovisorinterior;
- o indicador psico-acústico (como a sonoridade ou arugosidade) ou de inteligibilidade (como o RASTI ou o STI) em certos pontosdo habitáculo.
Esses indicadores são valores obtidos por um tratamentoespecífico de sinais de pressão acústica medidos no veículo.
Os objetivos de conforto podem também ser associados a umapeça ou a um equipamento especial:
- o nível de potência acústica radiada por uma peça ou umequipamento. Podem ser citadas a potência acústica radiada pelas bocas deventilação no interior do habitáculo, a potência acústica radiada peloescapamento no exterior do habitáculo, a potência acústica radiada pelo motorno exterior do habitáculo, a potência acústica radiada pelo fluxo de ar emtorno do retrovisores exteriores, a potência acústica gerada pelo contato entreas rodas e a via;
- o nível de esforço injetado por uma peça ou um equipamento.Podem ser citados o esforço injetado na caixa pelo grupo motopropulsor porintermédio das peças de fixação (completo ou por um ou vários de seussubsistemas, como o motor, a caixa de marchas, a linha de escapamento...), osesforços injetados na caixa pelo trem de rodagem (caixas de eixo, árvore deacionamento, amortecedor, suspensão, etc...);
- o coeficiente de absorção acústica de certas peças ouequipamentos. Pode ser citada a absorção acústica trazida por umrevestimento interior do habitáculo, por um revestimento colocado no interiordo capô do motor;
- o isolamento acústico de certas peças ou equipamentos, porexemplo o isolamento acústico de certos elementos que constituem acarroceria, ou o isolamento acústico por vidraças fixadas na carroceria;
- o coeficiente de amortecimento vibratório trazido por certaspeças ou equipamento. Podem ser citados o amortecimento vibratório trazidoà caixa por um betuminoso colado na chapa, o amortecimento vibratóriotrazido à caixa e/ou à vidraça por uma intercalação inserida entre duas folhasde vidro, o amortecimento vibratório trazido a uma ou várias peças por umacola de fixação;
- a atenuação vibratória trazida por um sistema de fixaçãoentre duas peças ou equipamentos, dos quais um constitui uma fonte devibrações. Podem ser citadas a atenuação vibratória trazida pelos elementosflexíveis interpostos entre o bloco motor e a caixa, a atenuação vibratóriatrazida pelos sistemas de suspensão interpostos entre o trem de rodagem e acaixa, a atenuação vibratória trazida pelos elementos flexíveis interpostosentre a linha de escapamento e a caixa.
Em todos os casos, o valor alvo atribuído a cada um dosindicadores de conforto para julgar a qualidade do conforto acústico evibratorio pode ser unico (por exemplo um limite a nao ultrapassar qualquerque seja a configuração de utilização), ou então depender de diferentesparâmetros, por exemplo a freqüência, o regime de rotação do motor, a cargado motor, a velocidade e as condições de rodagem, o funcionamento ouparalisação de diversos equipamentos, etc...
É necessário no processo da invenção levar em consideraçãoas restrições (bloco 2) que são fixadas pelo montador em função da concepçãodo veículo para responder a todas as exigências com exceção daquelas que sereferem ao conforto acústico e vibratório, por exemplo o bom funcionamento,a segurança dos passageiros, a estética, o preço, o caderno de encargosfornecido pelo cliente, etc...
Os objetivos de conforto acústico e vibratório devem seratingidos respeitando-se o conjunto dessas restrições. Essas restrições podemser declinadas sob a forma de caderno de encargos para cada fabricante deequipamentos: por exemplo, para o fabricante de equipamento que forneceuma vidraça, restrições de acordo com a forma da vidraça, sua composição(matérias utilizadas, espessuras), sua cor, as qualidades ópticas exigidas, etc...
As restrições são divididas em dois grupos:
- as restrições ditas absolutas, quer dizer aquelas que devemnecessariamente ser satisfeitas para garantir certas funções julgadas essenciaispelo montador (como a segurança, o funcionamento do veículo...). Porexemplo, no caso de uma vidraça, a transparência pode ser uma restriçãoabsoluta;
- as restrições ditas indefinidas, quer dizer aquelas que podemevoluir (de maneira contínua ou discreta) entro de uma certa faixa, semprejudicar a qualidade global do veículo. Por exemplo, no caso de umavidraça, a espessura da vidraça pode ser uma restrição indefinida, se omontador estima que várias espessuras são aceitáveis (com a condição ou nãode que elas estejam compreendidas dentro de um certo intervalo).
Tamben e necessario estabelecer dados de entrada(bloco 3)que são definidos pela equipe de concepção em função dos objetivos visadose das restrições.
Os dados de entrada influenciam a geração, a propagação e atransmissão dos campos vibratórios e acústicos no interior do veículo. Éportanto sobre esses dados que será conveniente agir para otimizar o confortoacústico e vibratório.
Os dados podem ser muito diversos. Eles estão relacionadosnão somente a peças especiais do veículo que concernem cada fabricante deequipamento separadamente, mas também estão relacionados ao conjunto doveículo para projetar um componente de maneira ótima pois grandesacoplamentos mecânicos e acústicos existem entre todos os elementos doveículo. Por exemplo, na medida em que a colagem na carroceria modifica ocomportamento dinâmico da vidraça em relação a seu comportamento quandoela é tomada isoladamente, na é possível otimizar essa vidraça em relação aoconforto no interior do veículo sem conhecer precisamente o comportamentodinâmico da carroceria.
Igualmente, os dados de entrada devem ser considerados naglobalidade do veículo, e revela-se necessário que certos fabricantes deequipamentos conheçam dados ligados a um outro fabricante deequipamentos.
E possível por exemplo citar como dados de entrada;
- as informações sobre a geometria e as dimensões(comprimento, largura e espessura) do veículo e de seus elementosconstitutivos (vidraças, jutas, peças de ligação...);
- informações sobre as propriedades físicas dos materiais queconstituem os sistemas, tais como os módulos de rigidez e de cisalhamentoassim como as massas volúmicas;
- informações sobre as excitações vibratórias, por exemplopara os ruidos de origem solidienne e o conforto vibratorio, os espectros dosesforços injetados no sistema estudado (como os esforços produzidos pelogrupo motopropulsor sobre a caixa do veículo ou os esforços produzidos pelocontato entre o veículo e a via);
- informações sobre as excitações acústicas e aerodinâmicas;por exemplo para os ruídos exteriores transmitidos por via aérea, espectros depotência acústica radiada pelas fontes assim como seus diagramas dediretividade, ou para os ruídos de origem aerodinâmica, uma descrição docampo de pressão que vem excitar as paredes (notadamente fornecendoinformações sobre a densidade espectral der energia e sobre asintercorrelações espaciais);
- informações sobre as excitações por impacto, por exemplo,para o barulho de chuva, uma descrição dos esforços injetados sobre asparedes sob a forma determinista ou estocástica.
Esses dados podem corresponder a planos sob qualquerformato que seja, notadamente sob a forma de esquema, de desenho industrialem papel, ou a arquivos de dados informáticos criados e legíveis por exemplopor um software de concepção assistida por computador.
Quando um membro da equipe de concepção não deseja darum número de informações grande demais ao conjunto da equipe deconcepção, por exemplo por razões de confidencialidade do savoir-faire oupara evitar refazer um trabalho já realizado por outro lado, dados de entradaque representam o comportamento de uma peça, de um equipamento ou detoda uma parte do veículo em relação ao conforto acústico e vibratório podemser mais complexos. A preparação dos dados deve ser compatível com osmeios de concepção utilizados para permitir então modelar o acoplamento deum equipamento ou de uma peça com outros sistemas sem modelarcompletamente esses outros sistemas. Por exemplo, os dados de entrada pode ser:
- uma base modal, completa ou reduzida, medida ou calculada,de uma parte do veículo, de uma peça ou de um equipamento.
- um conjunto de funções de transferência, espectros ouinterespectros, medidos ou calculados, que caracterizam uma parte do veículo,uma peça ou um equipamento.
- fatores de perda por acoplamento e fatores de perda poramortecimento, no sentido da análise estatística energética, que caracterizamuma parte do veículo, uma peça ou de um equipamento.
- um modelo condensado ou um sistema de super elementos(no sentido dos elementos acabados) que caracterizam uma parte do veículo,uma peça ou um equipamento.
Uma vez que os indicadores de conforto estão definidos comseu valor alvo para cada um deles, que as restrições e os dados de entradaestão estabelecidos para o veículo, são estimados os valores dos indicadoresde conforto para o dito veículo (bloco 5) com o auxílio dos meios deconcepção (bloco 4) que serão definidos ulteriormente, e compara-se essesvalores estimados com os valores alvos (bloco 6).
Se pelo menos um desses valores é diferente do objetivofixado, modifica-se isoladamente ou em combinação a totalidade ou parte dosdados de entrada, conservando-se tais quais os dados de entrada configuradospor uma restrição absoluta, ou modificando-se os dados de entrada relativos arestrições indefinidas, no interior do âmbito que foi fixado para elas, oumodificando-se livremente os dados de entrada que são independentes de umaqualquer restrição.
O novo jogo de dados de entrada é reutilizado para estimar denovo os valores dos indicadores de conforto que são de novo comparados comos valores alvos a fim de alcançá-los por um método iterativo.
Quando depois de um número de iterações julgado suficientede acordo com a complexidade do problema posto pela equipe de concepção,nenhum jogo de dados de entrada permitiu atingir os objetivos, esses ultimossão redefinidos. O processo é então retomado redefinindo-se os dados deentrada e eventualmente as restrições.
Quando os objetivos são atingidos, estabelece-se um balançodos dados de entrada que permitiram atingi-los (bloco 7). Os dados de entradaque dão satisfação permitem configurar a concepção do veículo de um pontode vista do conforto acústico e vibratório.
Para assegurar as diversas operações do processo deotimização, foram previamente definidos os meios de concepção utilizadospara projetar um veículo que atinge os objetivos de conforto acústico evibratório. Esses meios são definidos conjuntamente pelos membros daequipe de concepção em função da natureza dos objetivos a atingir, do tipo derestrição e dos meios técnicos disponíveis (conhecimentos científicos etécnicos, sistema de medição, sistema de cálculo com caráter de previsão...).
Esses meios permitem, a partir de um certo número de dados de entrada,obter, diretamente ou não, uma estimativa de grandezas correlacionadas aosindicadores de conforto e comparara os valores obtidos com os objetivos queforam definidos.
Os meios de concepção podem ser baseados em uma ou váriasabordagens experimentais, por exemplo:
- medições de constato em uma peça, um equipamento ou umveículo completo, que permitem conhecer um nível de pressão acústica, umnível de deslocamento, de velocidade ou de aceleração vibratória, o valor deum indicador psico-acústico, o esforço injetado por uma peça sobre umaoutra, a potência radiada por uma peça ou um equipamento, a absorçãoacústica trazida por uma peça ou um equipamento, o amortecimentovibratório trazido por uma peça ou um equipamento, o isolamento acústico deuma peça ou de um equipamento, a atenuação vibratória de uma peça ou deum equipamento.
- medicoes de diagnostico em uma peca, um equipamento ouum veículo completo, que permitem compreender a geração, a propagação oua amplificação de certos ruídos ou vibrações.
Os meios de concepção podem também ser baseados em umaou várias abordagens preditivas totalmente numéricas, por exemplo:
- uma modelação por elementos acabados e/ou elementosacabados infinitos que descreve as iterações mecânicas e/ou acústicas entre atotalidade ou parte do veículo e eventualmente o fluido (ar) contido dentro dohabitáculo ou no ambiente exterior do veículo;
- uma modelação Poe elementos de fronteira que descreve asiterações mecânicas e/ou acústicas entre a totalidade ou parte do veículo eeventualmente o fluido contido dentro do habitáculo ou no ambiente exteriordo veículo;- uma modelação por tiro de raios que descreve as propagaçõesacústicas no interior do habitáculo ou no ambiente exterior do veículo;
- uma modelação por abordagem energética, que faz ou nãointervir um tratamento estatístico, que caracteriza as trocas e dissipações deenergias vibratórias e/ou acústicas entre diversos elementos do veículo eeventualmente o fluido contido dentro do habitáculo ou no ambiente exteriordo veículo.
Os meios de concepção podem ainda ser baseados em umaabordagem mista que combina abordagens preditivas e experimentais.
Assim, o processo de otimização do desempenho acústico evibratório no interior de um veículo de acordo com a invenção considera umconjunto de critérios que definem a qualidade do desempenho acústico evibratório, em considerar as restrições, em levar em consideração o conjuntodas características essenciais que constituem o veículo, e em modular, definiros parâmetros, modificar em combinação as características.
Claims (20)
1. Processo de otimização do desempenho acústico e vibratório nointerior de um habitáculo móvel caracterizado pelo fato de que consiste em:- estabelecer a lista dos indicadores de conforto que os critériosque definem a qualidade do desempenho acústico e vibratório são e fornecervalores alvos desses indicadores,- estabelecer a lista das restrições que concernem a totalidade ouparte do conjunto do habitáculo e que são ligadas a vários fabricantes deequipamentos, as restrições sendo informações relativas a todas as exigências comexceção daquelas que se referem ao conforto acústico ou vibratório,- definir dados de entrada que influenciam a geração, apropagação e a transmissão dos campos vibratórios e acústicos no interior dohabitáculo, os dados de entrada sendo ligados a vários fabricantes deequipamentos e certos dados de entrada sendo limitados por restrições,- estimar os valores dos indicadores de conforto do habitáculo emfunção dos dados de entrada,- comparar os valores estimados com os valores alvos,- quando os valores estimados não correspondem aos valoresalvos, agir isoladamente ou em combinação sobre a totalidade ou parte dos dadosde entrada,- repetir de maneira iterativa as etapas de estimativa dos valoresdos indicadores de conforto do veículo, da comparação dos mesmos com osvalores alvos, e de ação sobre os dados de entrada, de maneira a assegurar aconvergência dos valores dos indicadores de conforto para os valores alvos.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que os critérios que definem a qualidade de desempenho acústico evibratório consistem em indicadores físicos mensuráveis que se referem aohabitáculo móvel em seu conjunto ou a uma peça ou a um equipamento dohabitáculo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que os indicadores físicos compreendem notadamente o nível da pressãoacústica em certos pontos do habitáculo, o nível do deslocamento, da velocidadeou da aceleração vibratória em certos pontos do habitáculo, o indicador psico-acústico ou de inteligibilidade em certos pontos do habitáculo, o nível de potênciaacústica radiada por uma peça ou um equipamento, o nível de esforço injetado poruma peça ou um equipamento, o coeficiente de absorção acústica de certas peçasou equipamentos, o isolamento acústico de certas peças ou equipamentos, ocoeficiente de amortecimento vibratório trazido por certas peças ou equipamentos,a atenuação vibratória trazida por um sistema de fixação entre duas peças ouequipamentos.
4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato de que é estabelecida a lista das restrições absolutas quedevem necessariamente ser satisfeitas para garantir certas funções julgadasessenciais, e sobre as quais é imperativo não agir, e a lista das restriçõesindefinidas associadas a faixa de evolução, quer dizer as características das quaisos valores podem evoluir sem prejuízo da qualidade global do habitáculo móveldefinindo-se para isso as proporções ou faixas para as quais é possível fazer essesvalores variarem.
5. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os dados de entrada compreendem ageometria e/ou as dimensões do veículo e de elementos constitutivos do veículo,os valores de propriedades físicas dos materiais e dos estados comportamentaisdos elementos constitutivos do veículo em relação às excitações acústicas evibratórias sob a forma de valores, de bases modais, de funções de transferência,de espectros ou interespectros.
6. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que são utilizados meios de concepçãopara estimar grandezas destinadas a ser correlacionadas com os valores alvos doscritérios que definem a qualidade do desempenho acústico e vibratório, ecomparar essas grandezas com os valores alvos.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que são definidos os ditos meios de concepção antes de qualquer etapa deestimativa dos valores e conforto.
8. Processo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizadopelo fato de que os meios de concepção são baseados em abordagensexperimentais e/ou preditivas totalmente numéricas.
9. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os dados de entrada são modificadosconservando-se tais quais os dados de entrada configurados por uma restriçãoabsoluta, ou modificando-se os dados de entrada relativos a restrições indefinidas,no interior do âmbito que foi fixado para elas, ou modificando-se livremente osdados de entrada que são independentes de uma qualquer restrição.
10. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que quando depois de um número deiterações julgado suficiente de acordo com a complexidade do problema posto,nenhum jogo de dados de entrada permitiu atingir os objetivos, esses últimos sãoredefinidos redefinindo-se os dados de entrada e eventualmente as restrições.
11. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que quando o processo de otimização estáterminado, estabelece-se um balanço dos dados de entrada que permitiram atingilo.
12. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que modifica-se de maneira espacial aforma de um modo de radiação da vidraça quando a dita vidraça é excitada por umcampo acústico ou vibratório.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelofato de que suprimi-se para a vidraça pelo menos o ou os modos de radiação quesão acoplados com um ou vários modos de cavidade do habitáculo.
14. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato de que desloca-se de maneira freqüencial um modo deradiação da vidraça em relação a um modo de cavidade do habitáculo.
15. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato de que gera-se fenômenos acústicos em oposição defase em relação às radiações dentro do habitáculo.
16. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato de que age-se sobre a natureza do material da juntaperiférica associada entre a vidraça e o habitáculo.
17. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato de que modifica-se o acoplamento mecânico entre avidraça e o habitáculo.
18. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que ele é executado pelo montadordestinado a assegurar a concepção global do habitáculo e/ou por pelo menos umfabricante de equipamentos destinado a assegurar a concepcao de uma parte dohabitáculo.
19. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que ele é aplicado a um habitáculo paraveiculo, notadamente veículo automóvel, caminhão, ônibus, equipamentoagrícola, trem.
20. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a-19, caracterizado pelo fato de que ele é aplicado a um habitáculo para avião,barco, submarino.
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