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Thèse Année : 2022

Modelling tyre noise for unpleasantness evaluation

Modélisation du bruit des pneus pour l'évaluation du désagrément

Bharath Anantharamaiah
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1267197
  • IdRef : 268221081

Résumé

Noise in an automotive is generated from various components such as engines, transmission, exhaust, tyres, aerodynamics, etc. All these noises collectively contribute to the pass-by noise (PBN) and contribute to noise annoyance in urban environments. Electric vehicles have drastically modified the situation. In such cars, engine noise is nearly non-existent. As wind noise is very low at low speeds (below 70 km/h), tyres are the prominent source of unpleasantness in urban environments. Although several investigations have been made on tyre noise, there exist no deterministic studies over its efficient design, especially on its acoustic perception with respect to its unpleasantness. For addressing this challenge, the main aim of the current work is to explore the factors that influence the noise generated by tyres, especially its unpleasantness, in order to enhance the perception of a car noise at low speeds. The major outcome of this work is to develop a simulation or finite element (FE) tool that allows the prediction of generated tyre noise and perception of its unpleasantness. This creates a pathway to leverage tyre noise for the enhancement of pedestrian safety, especially from a vehicle passing by at relatively low speeds. The tyre FE model development process presented in this work includes tyre rubber and plies material characterisation. These properties are used in simulations to model tyre static and dynamic behaviour. From these simulations the noise transfer functions (NTFs), and thus impulse responses (IRs), due to impact on treads at tyre-road contact patch, are determined. Rolling forces on each tread of a rolling tyre are determined and convolved with corresponding impulse responses. Further, these are concatenated to develop tyre rolling noise for various tyre inflation pressures and rolling speeds. The power spectral densities of generated noise/audio files are correlated with that of tests. Finally, both test and simulated rolling audio files are subjected to listening tests to grade their unpleasantness. Results confirmed good reliability and sensitivity in the FE tool developed in this work for the change in unpleasantness in the noise due to variations in the tyre speeds. However, the same stood inconclusive for various inflation pressures of the tyre.
Dans une automobile, le bruit est généré par divers composants tels que le moteur, la transmission, l’échappement, les pneus, l’aérodynamique, etc. Tous ces bruits contribuent collectivement au bruit de passage (PBN) et participent à la gêne sonore en milieu urbain. Les véhicules électriques ont radicalement modifié la situation. Dans ces voitures, le bruit du moteur est presque inexistant. Le bruit aérodynamique étant très faible à basse vitesse (moins de 70 km/h), les pneus sont la principale source de désagrément en milieu urbain. Bien que plusieurs travaux aient été menés sur le bruit des pneus, il n’existe aucune étude déterministe sur sa conception efficace, en particulier sur sa perception acoustique en ce qui concerne son caractère désagréable. Pour relever ce défi, l’objectif principal de ce travail est d’explorer les facteurs qui influencent le bruit généré par les pneus, en particulier son caractère désagréable, afin d’améliorer la perception acoustique d’une voiture à basse vitesse. Le principal résultat de ce travail est le développement d’un outil de simulation ou d’éléments finis (FE) qui permet de prédire le bruit généré par les pneus et la perception de son caractère désagréable. Cela permet de tirer parti du bruit des pneus pour améliorer la sécurité des piétons, en particulier lorsqu’il provient d’un véhicule qui passe à une vitesse relativement faible. Le processus de développement du modèle FE du pneu présenté dans ce travail comprend la caractérisation du caoutchouc du pneu et des matériaux des couches. Ces propriétés sont utilisées dans les simulations pour modéliser le comportement statique et dynamique du pneu. Ces simulations permettent de déterminer les fonctions de transfert du bruit (NTF), et donc les réponses impulsionnelles (IR), dues à l’impact sur les bandes de roulement au niveau de l’aire de contact pneu/route. Les forces de roulement sur chaque bande de roulement d’un pneu roulant sont déterminées et convoluées avec les réponses impulsionnelles correspondantes. Celles-ci sont ensuite concaténées pour développer le bruit de roulement du pneu pour différentes pressions de gonflage et vitesses de roulement. Les densités spectrales de puissance des fichiers audio/bruit générés sont corrélées avec celles des tests. Enfin, les fichiers audios du bruit de roulement simulé et des tests sont soumis à des tests d’écoute pour évaluer leur caractère désagréable. Les résultats ont confirmé la bonne fiabilité et sensibilité de l’outil FE développé dans ce travail pour le changement du caractère désagréable du bruit dû aux variations de la vitesse des pneus. Cependant, ils n’ont pas été concluants pour les différentes pressions de gonflage du pneu.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04149401 , version 1 (03-07-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04149401 , version 1

Citer

Bharath Anantharamaiah. Modelling tyre noise for unpleasantness evaluation. Acoustics [physics.class-ph]. INSA de Lyon, 2022. English. ⟨NNT : 2022ISAL0081⟩. ⟨tel-04149401⟩
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