Vibroacoustics of mechanisms in the high frequency range - Application to gearboxes
Vibroacoustique des mécanismes à hautes fréquences
Application aux transmissions par engrenage
Résumé
A new method is proposed to predict the noise radiated in the high frequency range by a structure vibrating in the low frequency range. This method is called hybrid as it couples two methods valid on different frequency ranges. The application we propose is concerned with the noise radiated by the casing of a gearbox inside an engine compartment. The vibratory behaviour of the casing is induced by the excitation produced by meshing process, the static transmission error. It is computed with an original method allowing the solving of parametrically excited systems. Equivalent energy sources are introduced to reproduce the noise radiated in the free field by the casing of the gearbox. Each source is the sum of three contributions due to a pressure source, a velocity source and an intensity source. Analytical formulations for the amplitudes and directivity diagrams of these sources are proposed. They are then used in the radiative transfer method based on the radiative transfer exchanges in thermics which estimates the acoustical field inside the engine compartment. This method is generalized in this work to account for acoustical diffraction. The hybrid method has been applied to a baffled plate, and to a ribbed plate whose surface vibratory and pressure fields are previously measured, and results have been compared to those given by the boundary element methods. Finally, the case of a gearbox inside the engine compartment of a truck is solved. The main interest of the hybrid method is to couple a low frequency vibratory method to a high frequency acoustical method which leads to reduced computational times compared to the boundary element methods.
Nous proposons une méthode afin de prédire le bruit rayonné en hautes fréquences par une structure qui vibre en basses fréquences. Cette méthode est qualifiée d'hybride car elle couple deux méthodes valables dans des domaines fréquentiels distincts. Le cas d'application traité est celui d'une boîte de vitesses au sein d'un compartiment moteur. Le comportement vibratoire du carter est induit par une excitation interne générée par le processus d'engrènement, l'erreur statique de transmission. Il est prédit par la méthode spectrale itérative qui repose sur une technique originale de résolution des équations à coefficients périodiques. Des sources équivalentes sont introduites afin de reproduire le bruit rayonné par le carter en champ libre. Chaque source est la somme des contributions d'une source de pression, d'une source de vitesse et d'une source d'intensité. Des formulations analytiques pour l'amplitude et la directivité de ces sources sont proposées. Elles sont ensuite utilisées dans la méthode du transfert radiatif qui s'inspire de l'écriture des échanges radiatifs en thermique et conduit au champ acoustique au sein du compartiment moteur. Cette méthode a été étendue dans ce travail par l'introduction de la diffraction acoustique. La méthode hybride a été validée pour une plaque simple bafflée et pour une plaque raidie dont les champs de vitesse et de pression pariétaux sont évalués expérimentalement, par comparaison avec la méthode des éléments finis de frontière. Enfin, l'application à une boîte de vitesses intégrée à un groupe motopropulseur placé au sein d'un encapsulage moteur de véhicule poids lourd a été résolue. L'intérêt de la méthode hybride est de permettre le couplage d'une méthode vibratoire dédiée aux basses fréquences à une méthode acoustique dédiée aux hautes fréquences qui conduit à des temps de calcul réduits par rapport aux méthodes d'éléments finis de frontière.
Loading...