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高速铁路简支箱梁结构噪声的SEA方法

徐良  
【摘要】:桥梁结构作为我国高速铁路的重要组成部分,主要采用混凝土箱形梁结构。研究表明,该结构辐射的“二次噪声”主要以低频为主,不可避免的会对沿线的居民带来一定伤害。因此,研究桥梁结构振动引起的噪声具有一定的现实意义。桥梁结构振动引起的声辐射本质上是流固耦合的问题,这是各国学者公认的难题。目前,国内外关于结构噪声的计算方法主要有:有限元法、边界元法和统计能量分析法。其中,有限元法常与边界元法一起使用,采用这两种方法预测结构噪声时,其计算效率较低,且仅能预测低频下的噪声。本文尝试采用有限元与统计能量分析的方法结合,预测桥梁结构的噪声,主要工作如下: (1)根据统计能量分析的基本原理,分析了当列车过桥时,铁路箱梁各部分之间的功率流传递关系,并以此为依据,划分了桥梁结构子系统;然后,通过Thompson的功率流传递理论和Remington的声辐射理论,分别得出了桥梁结构输入功率与子系统平均振动响应、子系统平均振动响应与噪声声压级之间的关系,进而建立了桥梁结构辐射噪声的SEA预测模型。 (2)对箱形梁输入功率中的重要参数结构导纳单独进行了研究,详细介绍了采用有限元法计算结构导纳的过程,并探讨了影响结构导纳结果的主要因素。 (3)利用车-线-桥耦合振动分析软件BDAP V2.0,计算了箱形梁结构辐射噪声中所需参数(钢轨竖向振动速度、扣件反力等),并利用MATLAB软件对其结果进行了频谱分析,使他们可以直接被SEA预测模型采用。 (4)将各计算参数代入桥梁结构辐射噪声的SEA预测模型中,借助于MATLAB软件,得出了箱形梁结构的辐射噪声,并对影响桥梁结构噪声辐射的主要因素进行了讨论。 本文验证了利用统计能量分析计算桥梁结构辐射噪声的可行性,为今后桥梁结构噪声的理论计算提供了借鉴与参考。


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