FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/79

Gözat

Konu "araç akustiği sonlu elemanlar yöntemi" ile FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Araç Kapılarının Akustik Davranışlarının İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-01-23) Yalçın, Erkut ; Erol, Haluk ; 10134057 ; Makina Dinamiği, Titreşim ve Akustik ; Machine Dynamics, Vibration and Aquistics
    Ülkemizde ve dünyada otomotiv sektörü her geçen gün büyümektedir. Farklı teknolojiler ile artan sayıda marka pazarda kendilerine yer edinebilmek için kıyasıya mücadele etmektedir. Gelişen teknoloji müşterilere sadece standard tasarım ve güvenlik gerekliliklerini değil aynı zamanda daha fazla konfor ve kalite sunmak için de kullanılmaktadır. Araçların titreşim ve gürültü performansları da geliştirilmeye açık bir alan olarak bu konfor alanında üzerinde çalışılmakta olan konuların başında gelmektedir. Araçlardaki titreşim ve gürültü performansının yükselmesi müşteri gözünde aracın kalite algısını da yükseltmektedir. Bu nedenle müşterilerin subjektif değerlendirmeleri de otomobil firmalarının araştırma ve geliştirme departmanlarında gerçekleştirilen titreşim ve gürültü çalışmalarına yön verici bir indikatör olarak dikkate alınmaktadır. Müşteri gözünde aracın kalite algısını yükselten en önemli performanslardan biri de araç kapılarının kapatılması esnasında çıkarttıkları ses olmaktadır. Otomobil kapılarının kapanma sesinin tok ve kısa olmasının, müşterinin gözünde aracın kaliteli olduğu imajı yarattığı bilinmektedir. Bu nedenden ötürü global otomotiv araştırma ve geliştirme departmanlarının NVH ekiplerinin üzerinde en yoğun olarak mesai harcadığı konulardan biri araçların kapı kapanma sesinin müşteride yarattığı izlenimi iyileştirmeye yönelik çalışmalardır. Bu konu akustik disiplininin önemli çalışma alanlarından biri olan ses kalitesi başlığı altında incelenmektedir. Objektif olarak ölçülebilen ses kalitesi parametrelerinin subjektif değerlerle doğrulanması sonucu, beğenilen sesin kalite parametrelerinin hangi düzeyde olması gerektiği bilgisi ya da bu parametrelerin hangi yöndeki değişiminin kalite algısına nasıl etki ettiğinin anlaşılması bu kapsamdaki çalışmaların birincil amaçlarıdır. Öte yandan ses kalitesi parametrelerinin istenilen değerlerini elde edecek tasarımların belirlenmesi ise bu alandaki çalışmaların nihai amacıdır. Bu ve benzeri çalışmalar bugüne kadar yoğun olarak gerçekleştirilmiş olmakla birlikte çalışmaların tamamına yakını deneysel çalışmalardan oluşmaktaır. Ürün geliştirme sürecinin çok erken safhalarında dahil araç kapılarının tasarım süreçlerini, ses kalitesi parametrelerini de hesaba katarak yönlendirmeye imkan verecek olan bir Bilgisayar Destekli Mühendislik (BDM) yönteminin ortaya konulabilmesi, bu alandaki çalışmaların daha hızlı, etkili ve daha az maliyetli olarak yürütülebilmesine olanak verecektir. Bu tezde sunulan çalışma, bu amaca yönelik olarak gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kapı kapanma sesini zaman alanında (transient) hesaplayabilen bir model geliştirilmiştir. Bu model mevcutta üretime hazırlanan ve tasarımı kesinleşmiş bir araç kapısının Sonlu Elemanlar Modelinin (FEM) kullanımı ile kurulmuştur. Araç dışındaki ve araç içindeki havayı temsil eden dış ve iç akustik kaviteler oluşturulmuş ve kapatılan kapı ve çevresindeki gövde bileşenlerinin bir bölümünden oluşan yapısal model ile birleşimleri sağlanmıştır. Model Abaqus Explicit çözücüsü ile zamana bağlı (transient) olarak çözdürülmüş ve hem araç dışından kapıyı kapatan kullanıcının kulak seviyesinden, hem de araç içinde sürücü sağ kulağı seviyesinde zamana bağlı ses basıncı eğrileri elde edilmiştir. Sayısal modeli kurulan araç yarı yankısız odada fiziksel olarak da test edilmiş ve aynı noktalardan ölçümler yapılarak aynı tip ses basıncı eğrileri elde edilmiştir. Fiziksel test sonuçlarını mümkün olan en iyi seviyede tahmin edebilmek için sayısal model parametreleri değiştirilerek doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sonraki aşamada, bu doğrulanmış model üzerinde bazı tasarım değişiklikleri yapılmış ve her parametrik değişiklik için analiz tekrarlanmıştır. Mevcut durum ve parametrik değişikliklerin uygulandığı her durum için analiz sonucu elde edilen zamana bağlı (transient) ses basıncı eğrileri ile yine mevcut durum için fiziksel test sonucu elde edilen zamana bağlı (transient) ses basıncı eğrisi kullanılarak literatürdeki en önemli 2 ses kalitesi parametresi olan sesin yüksekliği ve sesin keskinliği değerleri hesaplanmıştır. Böylece sanal model üzerinde hangi tasarım değişikliklerinin kapı kapanma sesi kalitesini hangi düzeyde ve ne kadar değiştireceğine yönelik bilgi elde edilmiştir. Mevcut durum için, band – pass filtreli zamana bağlı kapı kapanma sesi sonuçlarının fiziksel test sonuçları ile iyi seviyede doğrulandığını söyleyebilmek mümkündür. Ses kalitesi parametreleri için söylenebilecek şey ise sesin analiz sonuçlarından elde edilen yükseklik değerinin test sonuçlarından elde edilene göre çok fazla olmasına rağmen analiz ve test tarafındaki sonuçlardan elde edilen keskinlik değerlerinin oldukça tutarlı olduğudur. Bu verilerden, sayısal modelin çalışılan frekans aralığında (22 – 500 Hz) sesin frekans dağılımını iyi düzeyde tahmin edebildiği ancak her bir frekans bileşenine ait ses basıncı genliklerinin deneysel sonuçlara göre yüksek olduğu sonucu çıkarılabilir. Bu durum şu şekilde özetlenebilir: Sayısal model sesin frekans bileşenlerini başarılı şekilde tahmin edebilmektedir ancak fiziksel koşullardaki kadar iyi düzeyde sönümleme kabiliyetine sahip değildir. Literatürde kapı kapanma sesini tahmin etmek için bir BDM metodu geliştirmeye yönelik yalnızca 2005 yılına ait bir çalışma bulunabilmiştir. Bu çalışma deneysel çalışmalar sonucu elde edilen verilere analiz girdisi olarak bağımlı olmakla birlikte yapısal ve akustik denklemleri 2 ayrı adımda ve 2 ayrı yöntemle (Sonlu Elemanlar Metodu ve Sınır Elemanlar Metodu) çözmektedir. Bu nedenlerden ötürü bu tezde sunulan çalışma literatürde bir ilk olma özelliğini taşımaktadır. Öncelikle bu çalışma hiçbir fiziksel test sonucunu girdi olarak kullanmadan kapı kapanma sesini zamana bağlı olarak hesaplayabilen ilk BDM metodudur. İkinci olarak geliştirilen bu model ayrık (eksplisit) lineer – olmayan yapısal ve akustik denklemleri aynı anda akuple bir şekilde yalnızca Sonlu Elemanlar Metodu ile çözmektedir. Bütün bu belirtilen noktalar bu metodun avantajlarını ortaya koymakla birlikte her biri literatüre getirilen bir yeniliktir. Çalışmanın son aşamasında ses kalitesi parametrelerini analiz sonuçlarından elde etmek ise, bu parametreleri ürün geliştirme süreçlerinin erken safhalarında dahi istenen her tasarım değişikliği için değerlendirebilmeyi mümkün kılmaktadır. Öte yandan bu metodun dez avantajı ise bu büyüklükteki bir modeli sadece sonlu elemanlar yöntemi kullanarak tek adımda akuple olarak çözmenin uzun süreli olmasıdır.