ホワイトペーパー

仮想プロトタイピングにより設計の初期段階でシステムの騒音振動性能を予測

コンポーネントベースの伝達経路解析 (TPA) は、ノイズ源のコンポーネントを受信機構造から切り離して特性評価できる仮想プロトタイピング手法です。これにより、初回試作の前にシステムの騒音振動性能を予測することができます。

ハイブリッド車や電気自動車では、ドライブトレインのノイズはあまり目立たないため、補助装置のノイズがより大きく感じられます。従来の伝達経路解析 (TPA) とは異なり、コンポーネントベースのTPAは、製品全体ではなく、各コンポーネントに特に注意を向ける音源探査手法です。

このホワイトペーパーは、コンポーネントの騒音振動性能の潜在的な問題を検出し、開発早期にシステム設計を最適化する方法について説明しています。

コンポーネントベースのTPAによってシステムの騒音振動性能を改善

多くのアセンブリで構成される複雑な製品を開発する場合、ノイズや振動の問題が設計プロセス終盤にならないと発見されないことがあります。完全なシステムとして統合されると、複数のコンポーネント (機械や電気コンポーネント) が相互作用し合うため、どのコンポーネントが騒音振動性能の低下を引き起こしているか特定が困難になります。

仮想プロトタイピングなどの革新的な方法を用いることで、新規および既存サブシステム / コンポーネントから車両モデルを作成し、設計サイクル早期に騒音振動の挙動を予測することができます。メーカーは、主に以下の2つの理由から、コンポーネントベースのTPAを音源探査技術として採用しています。

個々のコンポーネントテストに基づいてシステムレベルの騒音振動性能を予測
現実的なコンポーネントの目標値を設定

ホワイトペーパーをダウンロードして、一連のBlocked Force (コンポーネント由来の入力) を使って受信機構造から切り離してノイズ源のコンポーネントを個別に特性評価し、さまざまな受信機と組み合わせたときの挙動を予測する方法をご確認ください。

仮想プロトタイピングを活用し、独自の騒音振動ナレッジベースを構築

Simcenterの仮想プロトタイピングソリューションは、ナレッジベースの構築をサポートし、利用可能な騒音振動データを最大限活用できるようにします。このナレッジベースは、OEMやサプライチェーン全体の誰もがアクセスできます。

コンポーネントやサブシステムの複雑さに対処する専門家が、物理試作品を評価する前に、データを合成し、騒音振動の各種性能評価に利用することができます。
アナリストが専門的なコンポーネントデータを利用して、仮想車両アセンブリや複数の代替案の騒音振動性能を開発のあらゆる段階で予測することができます。

騒音振動性能はあらゆる領域で重要

あらゆる業界のメーカーにとって、高品質の騒音振動性能は非常に重要です。多くのサブアセンブリを含むさまざまな構成や複雑な製品を扱うメーカー (自動車やトラック、シャベルカー、ヘリコプター、航空機、衛星、白物家電など) は、この音源探査手法を使うと効果的です。

このホワイトペーパーでは、ワイパーモーターを使って、コンポーネントベースのTPAプロセスを手順別にに示しています。最初の手順で、各種の技術 (Blocked Forceや自由速度など) を使って、モーターを独立して特性評価しました。次の手順で、エンジニアリングの意思決定を加速する部分構造法技術 (サブストラクチャリング技術) を使ってアセンブリの予測を行いました。

What is component-based TPA?

Transfer path analysis (TPA) is a methodology for mathematically evaluating noise contributions from the source to the receiver. In contrast, component-based TPA is a virtual prototyping methodology to characterize noise source components independently from the receiver structure. Unlike traditional TPA, component-based TPA is a noise source identification methodology that pays particular attention to components rather than the assembled product. Automotive manufacturers can apply component-based TPA as noise source identification technology to predict vehicle system-level NVH performance based on individual component testing and set realistic component targets. Component-based TPA aims to identify the independent source loads from test rig data and combine them with a receiving structure to predict NVH performance in a virtually assembled configuration.

Accurately predict NVH performance before the first vehicle prototype is built

As a result of electrification, the automotive industry faces more complex products and an increasing number of vehicle models due to the variety of powertrain options. When developing complex products involving many assemblies, NVH issues are unfortunately often only discovered late in the design process. Different components interact once integrated into the full system, making it difficult to pinpoint which part is causing poor NVH performance. This concept of virtual prototyping using component-based TPA enables a quick assessment of many design variants and permanent proactive control of the NVH performance. It allows early detection of potential NVH issues and system optimization before building the first physical prototype, where the impact and cost of making modifications are still limited.

Demonstrating the component-based TPA process with an e-motor application case

Component-based TPA explicitly uses the concept of blocked forces to characterize active components independently of their integrated system application to allow active and passive components to assemble and analyze the noise contributions from active components in the whole system. This white paper uses an e-motor application case to illustrate the different steps of the component-based TPA process. In the first step, the e-motor is characterized independently according to ISO 20270: indirect measurement of blocked forces and ISO 9611: measurement of free velocities. Next, assembly predictions are made using substructuring techniques that can help accelerate engineering decisions. Finally, the target response is predicted to assess the performance of the engine component in the new assembly using blocked forces, free velocities, and ISO 21955.