FE-Modell zur Berechnung von Reifen-Fahrbahngeräuschen

Ausgangssituation

Das Vorbeifahrgeräusch von Kraftfahrzeugen wird schon bei relativ geringen Geschwindigkeiten hauptsächlich vom Reifen-Fahrbahngeräusch bestimmt. Hier liegt daher ein besonders großes Potential im Hinblick auf die Lärmreduzierung des Fahrzeugs und die Erhöhung des Fahrkomforts. Bei der Untersuchung des akustischen Verhaltens von Pkw-Reifen werden seit einiger Zeit Diskretisierungsmethoden wie die FEM und die BEM erfolgreich eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, schon in einem sehr frühen Entwurfsstadium konkrete Aussagen zu den akustischen Eigenschaften des Systems Reifen/Straße zu machen, ohne dass ein Prototyp existieren muss.

Vorgehensweise

Im Rahmen dieses Projektes wird ein Simulationsmodell zur Berechnung der Schallabstrahlung von Reifen entwickelt und validiert. Das neue Modell basiert auf der Finite-Elemente-Methode und ist speziell auf die Anforderungen der Reifenakustik abgestimmt. Es erlaubt eine sehr genaue Abbildung der Reifenoberfläche einschließlich des Profils. Zudem lassen sich die akustischen Eigenschaften der Fahrbahn und anderer Komponenten, wie z.B. des Radkastens, mit überschaubarem Aufwand berücksichtigen. Die eingesetzten finiten Elemente stellen zudem eine Basis dar, auf der sich auch lokale Effekte im Bereich der Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn berücksichtigen lassen. Die Erfassung der Schallabstrahlung ins ''Unendliche'' wird durch spezielle halbunendliche Elemente ermöglicht. Die akustischen Berechnungen in diesem Projekt werden mit dem Programmpaket libMesh (libmesh.sourceforge.net) durchgeführt.

Ausblick

Das neue Finite-Elemente-Berechnungsmodell erlaubt es, das Reifen-Fahrbahngeräusch im Detail zu untersuchen und ermöglicht es so, ein tieferes Verständnis für die einzelnen Wirkmechanismen und die Interaktion zwischen Reifen und Fahrbahn zu entwickeln. Das Berechnungsmodell bietet zudem die Möglichkeit die wichtigsten Einflussparameter bei der Entstehung und Emission des Reifen-Fahrbahngeräusches gezielt zu untersuchen.

• 5-03.002V
  D. Dreyer, S. Petersen, O. von Estorff:On the Efficiency of Exterior Acoustics Simulations Using Improved Infinite Elements. ISMA 2004, Leuven (2004)
• 5-03.007V
  S. Petersen, D. Dreyer, O. von Estorff: Practical considerations of the acoustic FEM for higher frequencies. 30. Tagung der Arbeitsgemeinschaft für Akustik DAGA 2004, Straßburg, 307-308 (2004)
• 5-03.009V
  M. Brinkmeier, U. Nackenhorst, O. von Estorff, S. Petersen: Physically Based Modelling of Tire-Rolling-Noise by a Finite Element Approach. Internoise 2004, Prague (2004)
• 5-03.012V
  O. von Estorff, D. Dreyer, S. Petersen: An Efficient Finite Element-Infinite Element Method for Exterior Acoustics Simulation. World Conference on Computational Mechanics WCCM VI, Beijing, China (2004)

Stichwörter

• Akustik
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• NVH
• Reifen