Experimental and numerical prediction of structure borne noise in a heavy duty truck cabin and a novel regularization methodology for FRF based substructuring

Otomotiv üreticileri ürünlerinin vibro-akustik performanslarını iyileştirmek için birçok para ve zaman yatırımı yapmaktadır. Örnek olarak bir ağır kamyon kabininde, gürültü ve titreşim performans geliştirme çabaları gürültü kaynakları ve yolları hakkında ön bilgiye sahip olmadan, deneme yanılma yöntemleri ile ciddi zaman kaybına neden olabilir. Bu çalışma, bir ağır kamyon kabini vibro-akustik performansını tahmin edebilmek için deneysel yöntemler ile birlikte yüksek gerçeklik oranlı hesaplama modelleri kullanan bir tasarım metodolojisi önermektedir. Önerilen analiz araçları ve sunulan metodoloji, bu sistemlerin vibro-akustik performansını araştırmak ve sistem performansını düşüren kritik bileşenlerini tanımlamak için sistematik bir yol sağlamaktadır. Araç kabini içindeki gürültü, çeşitli kaynaklardan birçok aktarım yolları üzerinden sürücüye ulaşmaktadır. Gürültü kalitesinin iyileştirilebilmesi, yol şartlarında motordan gelen tahrik kuvvetlerinin tespiti ile başlar. Bu çalışma kapsamında tahrik kuvvetleri deneysel verileri kullanarak FRF matrisi tersini alma işlemi ile hesaplanır. Bu hesaplanan tahrik kuvvetleri, akuple olmayan vibro-akustik sonlu elemanlar modeli (FEM/FEM) kullanılarak kabin içindeki toplam ses basıncı seviyesini tahmin edilmesinde ve deneysel ölçümler ile karşılaştırılmasında kullanılır. Kabin içinde oluşan gürültü seviyesine artı veya eksi yönde katkıda bulunan en sorunlu panel/panelleri tespit etmek için simülasyon ortamında Panel akustik katkı analizi (PACA) metodu kullanılır. Bu panel/paneller tespit edildikten sonra kabin panellerinin pasif kontrol sistemleri ile yeniden tasarlanarak gürültü performansının 5dB'e kadar iyileştirilebileceği gösterilmiştir. Bu tezin ikinci bölümünde, FRF temelli alt sistem (FBS) analizi kullanılarak sistem tepkisinin tahmini için kamyon şasesinin deneysel ölçülmüş FRF'leri ile kabinin simülasyon modeli üzerinden ölçülmüş FRF'lerinin akuple edilmesi incelenmiştir. Bu metot sayesinde herhangi bir alt sistem değişikliğinin genel sistem üzerine etkisi kolayca ilgili alt sistem FRF'lerindeki değişiklik ile FBS denklemlerinin yeniden formüle edilmesi ile değerlendirilebilir. Fakat, alt sistemleri birleştirme işlemi aslında bir tersine problem olduğu için ortaya kötü koşullanmış FRF matrisleri oluşmaktadır ve bu matrisler düzenlileştirme tekniklerinin müdahalesini gerektirirler. Tersi alınan FRF matrisi Kernel matrisi olarak bilinmektedir. Bu teknikle yapılan sistem tepki tahminlerin doğruluğu tersi alınan Kernel matrisinin kalitesine bağlıdır ve genel olarak, tekil değer ayrışım (singular value decomposition) tekniği kullanılarak tersi alınan matrisler düzenlileştirilebilir. Bu çalışmada özgün bir yöntem geliştirilerek, matris tersini alma işlem kalitesinin önemli ölçüde arttırılması sağlanmıştır. Bu yeni yöntem, diğer düzenlileştirme yöntemlerine göre farklı bir bakış açısıyla soruna yaklaşmaktadır. Yeni yöntem, Kernel matrisinde bulunan diyagonal olmayan bütün elemanların, matrisin kondisyon sayısını azaltmaya yönelik, seçici bir şekilde göz ardı ederek çalışmaktadır. Son olarak, alt sistemleri bağlayan burçların genel sistemin gürültüsü ve direksiyon titreşimi azaltmaya yönelik hassasiyetleri tespit edilmiştir. Bu çalışmada Kernel matrisi için kullanılan tersini alma tekniklerinin, hassasiyet analizi sonuçları üzerinde yadsınamayacak bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Bu tezde sunulan tüm çalışmalar, geliştirilen yöntemlerin bir ağır kamyon kabinin vibro-akustik performansının yüksek doğruluk oranı ile tahmin edilmesinde ve ayrıca akustik performansı düşüren bileşenleri tanımlamak ve yeniden tasarlanmasında etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.