基于響應(yīng)面法的軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、近年來我國城市軌道交通發(fā)展迅速，隨之產(chǎn)生的環(huán)境振動與噪聲問題日益突出。其中軌道交通箱型梁振動產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲以低頻為主，傳播過程中不容易衰減，且高架線聲源位置高，噪聲影響范圍大，加上低頻噪聲穿透力強，對人體健康危害極大，也直接引發(fā)大量居民投訴。因此針對具有低頻特征的箱形梁結(jié)構(gòu)噪聲控制開展研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　本文將有限元法與邊界元法相結(jié)合，建立軌道交通箱型梁有限元-邊界元耦合聲學(xué)計算模型，在通過數(shù)值仿真技術(shù)摸清箱形梁結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)對噪聲輻射的影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，基于響應(yīng)面法建立軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計模型，從結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計的角度尋求降低箱型橋梁低頻結(jié)構(gòu)噪聲的新途徑。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）首先基于UM軟件建立車輛-軌道耦合系統(tǒng)模型，求解軌道不平順條件下的輪軌作用力；然后將輪軌垂向作用力模擬加載到軌道-橋梁動力學(xué)模型上，實現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)各子系統(tǒng)的耦合。
　?。?）建立箱形梁三維實體有限元模型，以軌道不平順條件下的輪軌垂向作用力為系統(tǒng)激振

3、輸入，得到橋梁結(jié)構(gòu)在列車荷載作用下的振動響應(yīng)。將箱形梁有限元模型分析得出的每個頻率點處模型表面的節(jié)點振動速度作為邊界條件輸入箱形梁聲學(xué)邊界元模型，求解箱形梁的聲輻射特性。
　　（3）采用箱型梁有限元-邊界元耦合聲學(xué)計算模型分析計算軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)振動與噪聲輻射特性，對跨中斷面各振動響應(yīng)輸出點的加速度頻譜進(jìn)行分析，并求解跨中斷面各受聲點的線性聲壓級及二維聲場分布。并對箱型梁結(jié)構(gòu)參數(shù)（梁高、面板寬度、面板厚度、腹板傾角大小及腔室結(jié)構(gòu)

4、等）對噪聲輻射的影響進(jìn)行研究。
　?。?）在對軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)振動與噪聲輻射特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過對箱型梁的結(jié)構(gòu)形式采取適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)措施（如腹板開孔、腹板置于軌道下方、腹板增加橫肋及設(shè)置翼緣橫隔板等），探索這些改進(jìn)措施是否能夠減振降噪，并對其效果進(jìn)行分析評價。
　?。?）將響應(yīng)面法引入到軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計中，用箱型梁聲學(xué)響應(yīng)面模型代替復(fù)雜的、具有大量自由度的結(jié)構(gòu)聲學(xué)數(shù)值仿真模型，結(jié)合試驗設(shè)計、響應(yīng)面法和優(yōu)化算