面向約束阻尼車(chē)輪的減振降噪性能提升方法.pdf

1、車(chē)輪噪聲是鐵路噪聲的主要噪聲源，抑制車(chē)輪振動(dòng)噪聲是實(shí)現(xiàn)鐵路減振降噪的重要目標(biāo)。本文針對(duì)車(chē)輪振動(dòng)噪聲抑制需求，研究了基于約束阻尼車(chē)輪的減振降噪方法，并提出了兩種減振降噪性能提升方法:基于約束阻尼層割縫的性能提升方法和基于聲學(xué)黑洞的性能提升方法?；诩s束阻尼層割縫的方法是通過(guò)合理切割約束阻尼層，改變阻尼層剪切變形分布，提高車(chē)輪振動(dòng)阻尼效果，達(dá)到抑制車(chē)輪振動(dòng)的目的。而基于聲學(xué)黑洞的方法，則是將含約束阻尼層的聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)應(yīng)用到列車(chē)車(chē)輪上，通過(guò)聲

2、學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)將車(chē)輪振動(dòng)能量吸收并耗散，達(dá)到抑制車(chē)輪振動(dòng)的目的。另外，通過(guò)在聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)中引入割縫，可更好地實(shí)現(xiàn)抑制車(chē)輪振動(dòng)的作用。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)約束阻尼車(chē)輪阻尼性能分析模型與影響參數(shù)分析。約束阻尼層結(jié)構(gòu)的性能與阻尼層和約束層的厚度有關(guān)，研究約束阻尼層厚度參數(shù)對(duì)車(chē)輪減振性能的影響規(guī)律對(duì)設(shè)計(jì)具有重要意義?；谏逃密浖嗀BAQUS建立了單側(cè)敷設(shè)約束阻尼層的列車(chē)車(chē)輪的有限元模型，并引入結(jié)構(gòu)損耗因子以衡量約束阻尼車(chē)輪的阻

3、尼性能。通過(guò)諧響應(yīng)分析得出了約束層和阻尼層厚度對(duì)結(jié)構(gòu)損耗因子的影響。結(jié)果表明，隨著約束層厚度的增大，全頻段的結(jié)構(gòu)損耗因子不斷提高;而隨著阻尼層厚度的增大，高頻段的損耗因子不斷增大，而低頻段相反。綜合分析，針對(duì)本文中的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪，阻尼層和約束層厚度均設(shè)為2mm可使車(chē)輪的減振性能達(dá)到較優(yōu)水平。
　　(2)基于約束阻尼層割縫的阻尼性能提升方法。約束阻尼層結(jié)構(gòu)的阻尼特性主要依賴(lài)于阻尼層的剪切變形模式，基于約束阻尼層割縫提高阻尼層的剪切性能是

4、提高車(chē)輪阻尼性能的有效方式。針對(duì)約束阻尼車(chē)輪，研究了約束阻尼層環(huán)向切割和徑向切割對(duì)車(chē)輪阻尼性能的影響。研究結(jié)果表明:合理布置割縫是改善高頻振動(dòng)噪聲抑制效果的有效方法。環(huán)向割縫可抑制車(chē)輪個(gè)別模態(tài)的振動(dòng)，但整體減振效果并不明顯;徑向割縫可大幅提高結(jié)構(gòu)高頻段車(chē)輪的結(jié)構(gòu)損耗因子，更好地抑制車(chē)輪振動(dòng)。徑向割縫可使高頻段損耗因子提高10％-75％，對(duì)應(yīng)的模態(tài)峰值下降2dB-5dB，相當(dāng)于振幅降低37％-68％。
　　(3)基于聲學(xué)黑洞的阻尼性

5、能提升方法。聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)的減振性能依賴(lài)于黑洞的結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究聲學(xué)黑洞參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)減振效果的影響尤為重要，且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪引入聲學(xué)黑洞是實(shí)現(xiàn)抑制車(chē)輪振動(dòng)的有效方式。對(duì)含聲學(xué)黑洞的薄板進(jìn)行有限元分析，分別討論了聲學(xué)黑洞曲率、尺寸和阻尼材料敷設(shè)區(qū)域?qū)Ρ“逭駝?dòng)的影響。最后對(duì)車(chē)輪布置聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)，并在黑洞表面敷設(shè)約束阻尼層，計(jì)算車(chē)輪的諧響應(yīng)情況。結(jié)果表明，相對(duì)于原車(chē)輪，聲學(xué)黑洞車(chē)輪可以達(dá)到與約束阻尼車(chē)輪相類(lèi)似的減振效果，并且對(duì)聲學(xué)黑洞進(jìn)行合理的切割可以