Nuevos desarrollos para el análisis vibroacústico de sistemas mediante técnicas sea

Resumen

La predicción del ruido interno en la industria del ferrocarril es una problemática de creciente interés debido a los cada vez mayores requerimientos por parte de los usuarios. Debido a ello, en la mayor parte de los concursos para la adquisición de vehículos se especifican unos valores máximos de ruido interior. La disposición de modelos que permitan predecir el ruido interior es una cuestión de gran importancia con el fin de reducir al máximo modificaciones en los vehículos ya construidos debido al no cumplimiento de requerimientos. El hecho de que la producción de vehículos ferroviarios se lleve a cabo en series pequeñas hace aún más importante la disposición de estas herramientas ya que, el reducido número de vehículos de cada serie hace inviable el desarrollo de prototipos con los que chequear la consecución de requerimientos y, en caso de incumplimiento, el estudio de modificaciones. La resolución de problemas de ruido interior con técnicas tradicionales basadas en elementos finitos o elementos de contorno es habitualmente inviable debido al elevado coste computacional que tiene la resolución de un vehículo completo a altas frecuencias. Debido a ello, en los últimos años ha ganado impulso la resolución de estas problemáticas mediante técnicas basadas en flujos energéticos (entre las cuales se puede destacar el método SEA, Statistical Energy Analysis). Estos métodos consisten en relacionar los niveles de energía con la disipación, los flujos energéticos y la entrada de potencia en diferentes zonas del sistema a través de los parámetros energéticos correspondientes: factores de pérdidas internos, coeficientes de acoplamiento y densidades modales asociadas respectivamente. Normalmente, los software comerciales que permiten realizar análisis estadísticos de energía están escritos en códigos fuente cerrados. El usuario define ciertos datos de entrada, obteniendo como resultado los niveles de energía en el modelo pero sin información sobre el procedimiento de cálculo. Por lo general, este tipo de códigos presentan limitaciones a la hora de llevar a cabo modificaciones específicas sobre los cálculos. Además, el tipo de elementos estructurales que permiten incluir en el modelo es limitado. Por otra parte, los métodos energéticos están basados en unas hipótesis cuyo cumplimiento a veces no puede llevarse a cabo con lo que en muchos casos la fiabilidad de los resultados no es la adecuada. En esta tesis existen dos objetivos principales. En primer lugar, identificar claramente las hipótesis en las que se basan los métodos energéticos de modo que sea posible asegurar con criterio un nivel de precisión adecuado en los resultados obtenidos. En segundo lugar, aumentar la precisión mediante la mejora en el cálculo de los parámetros energéticos en casos complejos y a través de la introducción de ciertas modificaciones en el método de cálculo SEA estándar. Para lograr los objetivos anteriores se han abordado diferentes trabajos. Con el fin de asegurar una adecuada fiabilidad se han analizado en profundidad las bases, hipótesis y ecuaciones generales SEA. Gracias a ello se conocen los procedimientos de cálculo para casos simples, lo que permite realizar modificaciones específicas en los cálculos. Además, la derivación de las hipótesis ha permitido establecer las pautas de modelado que aseguran una precisión aceptable de los resultados. En lo referente al aumento de la precisión en los cálculos SEA, la presente memoria incluye los procedimientos de cálculo necesarios que permiten la determinación teórica de los parámetros SEA cuando partes del sistema estructural son complejas. Finalmente, se introduce un procedimiento de cálculo alternativo a la metodología SEA estándar que permite mejorar la precisión de los resultados.