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基于铝合金型材的高速列车声学特性理论分析与研究

杨志康  
【摘要】:针对我国正处于高速发展时期的轨道车辆行业,本文结合国内外车室内噪声控制研究最新成果开展对高速列车结构一声系统的室内低频噪声预测与控制研究,在对车体结构优化和阻尼处理的基础上,对车内声场进行分析,提出车内中低频结构噪声的预测分析与控制方法,对轨道车辆类结构声学设计具有重要的指导意义。 为使高速列车室内噪声和振动减小,本文先对车体底板进行分析研究,然后以CAD/CAE软件为平台,建立了高速列车声—结构模型,利用有限元和边界元相结合的方法,对车体结构进行分析研究,对车内噪声进行了分析和预测。 首先,由于主要振动是由车体底板传入,对车体底板大型铝合金挤压型材进行研究分析,在确定其结构之后对其进行参数优化,使其刚度达到最大值。通过对型材模态分析并结合试验结果,确定出在型材中粘贴减振降噪阻尼的最佳位置。对自由阻尼结构的减振机理进行分析,研究了自由阻尼的计算方法,推导出阻尼损耗因子并分析影响其变化的参数。搭建试验平台,通过试验分析来研究阻尼粘贴的效果。 其次,建立了高速列车车身结构以及车内空腔声学的有限元模型,分析了车身结构的动态特性、车内空腔声学模态特性,并指出可能引起结构声腔共振的频率。运用有限元方法,计算车体结构在10—200Hz范围内的振动响应,通过在车体不同位置选取观测点观测在模拟激励下车体不同点的振动响应。 通过对车体谐响应分析作为边界条件对车内进行声场分析,计算出车内观测平面在10—200Hz范围内的声场分布,并计算了车内选定的观测点的声压,对车内噪声分布特点进行分析。在车底铝合金板结构筋板上粘贴阻尼并计算车内声场,将以上结果进行对比分析,从而得出阻尼粘贴的效果。 最后,在考虑车身结构与车内空气相互作用的基础上,建立高速列车声—固耦合模型,并在耦合状态下对其进行动态特性分析以及车内声场分析,通过对观测点的声场分析进一步反映出在耦合状态下车内的声学特性。


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