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钢轨振动与声辐射特性研究

曾艺瑶  
【摘要】:我国铁路轨道交通发展迅速,列车运行速度大幅提高,轮轨相互作用增强,使得振动和噪声问题日益突出。在列车运行时产生的各种噪声中,轮轨作用产生的噪声污染尤为突出。本文的工作从研究钢轨振动入手,利用边界元方法对钢轨辐射噪声进行仿真分析,主要研究内容如下: 1、基于无砟轨道结构动力学理论,以无砟轨道作为研究对象,利用有限元法,在ANSYS中建立了轨道三维实体有限元模型。通过有限元谐响应分析得到了轨道结构的导纳特性,对模型进行了正确性验证。 2、将轮轨作用力加载到轨道模型中的钢轨上,并进行瞬态动力学分析,得到钢轨的振动响应。对钢轨不同部位的位移、速度及加速度进行比较分析,找出钢轨振动响应最大的部位。对不同速度下钢轨的振动响应进行分析,找出列车运行速度对钢轨振动特性的影响。 3、结合ANSYS建立的轨道模型,再根据声学边界元理论,采用LMS Virtual.Lab软件建立钢轨边界元模型,将钢轨振动响应作为位移边界条件,对钢轨进行噪声预测。通过对钢轨的声辐射效率预测结果与其他文献得出结果作比较,验证本文钢轨噪声预测仿真的可行性。 4、将钢轨边界元模型进行板块划分,划分成轨头、轨腰、轨底三个板块。在钢轨噪声预测的基础上,对钢轨进行ATV声传递向量分析,建立空间声场场点与钢轨表面的关系,初步确定钢轨表面对空间声场场点影响较大的部位,为之后进行的面板声学贡献量分析提供基础。 5、对已经划分好面板区域的钢轨,进行面板声压贡献度分析,得到各个面板对选定场点的声压贡献量,确定对选定场点声压贡献量最大的面板区域,初步确定钢轨辐射噪声的主要区域。对各面板进行声功率贡献度分析,确定对整个声场声功率贡献较大的面板区域,从而确定钢轨辐射噪声的主要部位。


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