Applus-IDIADA: simulación de los chirridos y traqueteos de los automóviles con SIMULIA

La reducción de los ruidos y vibraciones en los coches ha dado paso al problema de los chirridos y traqueteos en su interior. Esto ha afectado a las garantías que ofrecen los fabricantes de coches y concesionarios y ha repercutido negativamente en la satisfacción de los clientes. Los ingenieros de Applus-IDIADA: utilizan el sistema SIMULIA Abaqus para el análisis unificado de elementos finitos con el fin de simular los efectos no lineales de chirridos y traqueteos producidos por los componentes de los vehículos dentro de modelos lineales de ruidos y vibraciones con el fin de señalar dónde pueden producirse estos chirridos y traqueteos.

Con sede en Barcelona, IDIADA ofrece servicios de diseño, ingeniería, pruebas y homologación para facilitar el desarrollo de productos en el sector del automóvil. La empresa, que ha sido distinguida con el galardón «Automotive Testing Company of the Year» de la revista Automotive Testing Technology International, cuenta con oficinas en varias localidades de Europa, Asia y Sudamérica.

“Como ya utilizábamos SIMULIA Abaqus para el diseño del habitáculo de los vehículos y las pruebas de análisis modales térmicos, de impacto y normales, tenía lógica desarrollar en SIMULIA Abaqus un nuevo caso de carga para los chirridos y traqueteos.”

Inés Lama,
Directora de proyectos de ingeniería de diseño, Applus-IDIADA

Reducción de los chirridos y traqueteos mediante la simulación realista

Los chirridos y traqueteos son sonidos repetitivos y molestos que proceden del interior del automóvil (como, por ejemplo, el acabado interior), que pueden ser desagradables sobre todo cuando es difícil identificar su origen. Ambos tipos de ruido suelen deberse a tolerancias poco uniformes de los ensamblajes o a la falta de rigidez. El hecho de que se hayan logrado grandes avances en la eliminación de ruidos y vibraciones y que los coches de hoy en día sean más silenciosos que nunca hace que los chirridos y traqueteos percibidos en el habitáculo sean más manifiestos.

«La cuestión de los chirridos y traqueteos ha ido cobrando importancia en los últimos años y cada vez son más los fabricantes que se ponen en contacto con nosotros para abordar el problema», comenta Inés Lama, Directora de proyectos de ingeniería en IDIADA. «Nuestros clientes preguntan si existe la posibilidad de utilizar tecnologías de simulación para identificar en una fase temprana del proceso de diseño los posibles chirridos y traqueteos que puedan producirse, en lugar de tener que abordar el problema más adelante, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero.» En su equipo hace años que se utiliza SIMULIA Abaqus para el análisis unificado de elementos finitos. «Como ya utilizábamos SIMULIA Abaqus para el diseño del habitáculo de los vehículos y las pruebas de análisis modales térmicos, de impacto y normales, tenía lógica desarrollar en SIMULIA Abaqus un nuevo caso de carga para los chirridos y traqueteos», añade.

En el futuro, nos centraremos en mejorar los criterios de detección de traqueteos para diferenciar los que son audibles de los que no. Seguiremos perfeccionando nuestros análisis para incluir aquellas zonas del habitáculo en las que puedan producirse más problemas con las tolerancias.

Normalmente, los análisis que se realizan en el sector del automóvil relativos a ruidos y vibraciones (causados por un motor en funcionamiento o el rodamiento de las ruedas) parten de la teoría modal para predecir a qué frecuencias empezarán a vibrar determinadas piezas del vehículo. «La teoría modal se basa en la hipótesis de la linealidad, sin contacto», afirma Lama. «Pero cuando se producen chirridos y traqueteos, aunque suceda dentro de unos parámetros de ruido y vibraciones que dependa de la frecuencia, estos se pueden considerar como no lineales, ya que las piezas que producen estos chirridos y traqueteos interactúan entre sí en tres dimensiones. Por sí solo, un método de ruidos y vibraciones estándar basado en un modo propio no puede crear un modelo del contacto que generará un traqueteo (o predecirlo).

Los ingenieros necesitaban poder realizar una simulación que tuviese en cuenta tanto la frecuencia (ruidos y vibraciones) como el contacto (chirridos y traqueteos). «El elemento conector exclusivo de SIMULIA Abaqus nos resultó especialmente útil para resolver esta cuestión», añade Lama. Pau Cruz, un usuario experto de SIMULIA Abaqus que forma parte del equipo de ingeniería asistida por ordenador, en colaboración con sus colegas Jordi Viñas y Andreas Rousounelos, se dio cuenta de que el conector se podía utilizar como un «sensor virtual» para la detección de contacto.

Colocando elementos conectores en los vacíos entre nodos en el modelo de análisis de elementos finitos del salpicadero, se pudo medir el comportamiento independiente del modelo en tres direcciones distintas.

Los conductos, principales responsables

Añadiendo más detalles geométricos a sus modelos, incluida la simulación de las masas de los radiadores en el sistema de ventilación, calefacción y aire acondicionado (HVAC), y mejorando la rigidez de distintos puntos de conexión, los ingenieros pudieron detectar las tres áreas del salpicadero que más repercutían en los resultados (dos conexiones del conducto de HVAC y la conexión del conducto de HVAC con el difusor central).

Un paso más en el análisis de chirridos y traqueteos

Las primeras simulaciones de estas tres áreas permitieron detectar traqueteos con una buena correlación, aunque se hizo una observación interesante: las simulaciones detectaban muchos más problemas de traqueteo que las pruebas realizadas con prototipos reales. «En el futuro, nos centraremos en mejorar los criterios de detección de traqueteos para diferenciar los que son audibles de los que no», comenta Lama. «Seguiremos perfeccionando nuestros análisis para incluir aquellas zonas del habitáculo en las que puedan producirse más problemas con las tolerancias.» La evolución de las metodologías de análisis avanzadas de IDIADA en colaboración con SIMULIA Abaqus hace pensar que en el futuro se reducirán de forma drástica los chirridos y traqueteos, lo que aumentará en gran medida la satisfacción de los fabricantes, y sin duda también la de los conductores.