列車車輪振動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)與控制研究.pdf

1、軌道交通是當(dāng)今世界各國(guó)普遍采用的交通運(yùn)輸方式之一，軌道交通與公路交通相比，具有速度高，運(yùn)能大，能耗低，污染輕，占地少和安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到了不可忽視的作用。但是軌道交通存在噪聲污染問(wèn)題，軌道交通噪聲中輪軌滾動(dòng)噪聲是主要的噪聲源，其中車輪振動(dòng)輻射的噪聲又是重要的噪聲源，降低車輪的振動(dòng)及噪聲輻射是降低軌道交通噪聲的一種有效措施。因此本文對(duì)車輪的振動(dòng)及聲輻射特性進(jìn)行了針對(duì)性研究。 本文利用有限元和邊界元的方法對(duì)列車車輪

2、振動(dòng)輻射噪聲展開了以下研究： (1) 建立了更加高效的車輪有限元模型——車輪軸對(duì)稱模型；研究了車輪的振動(dòng)模態(tài)，提高了計(jì)算效率。與三維模型相比，車輪軸對(duì)稱模型單元數(shù)驟降，計(jì)算效率劇增，精度不減。研究結(jié)果表明車輪的振動(dòng)模態(tài)分為軸向模態(tài)和徑向模態(tài)，可以按節(jié)徑數(shù)進(jìn)行分類，徑向模態(tài)可以用節(jié)徑數(shù)n表示，軸向模態(tài)可以用節(jié)徑數(shù)n和節(jié)圓數(shù)m來(lái)表示。 (2) 闡述了模態(tài)輻射效率的概念，研究了車輪振動(dòng)的模態(tài)輻射效率。模態(tài)輻射效率是結(jié)構(gòu)固有輻射特性

3、的描述，反映了結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)的輻射能力大小，與激勵(lì)力無(wú)關(guān)。將模態(tài)分析的結(jié)果作為邊界條件，應(yīng)用邊界元方法分析計(jì)算了車輪在50-6000Hz的頻率范圍的振動(dòng)模態(tài)輻射效率，為預(yù)測(cè)車輪的噪聲輻射奠定基礎(chǔ)。 (3)提出了一種新的方法預(yù)測(cè)車輪振動(dòng)的輻射噪聲——基于模態(tài)輻射效率計(jì)算車輪的輻射噪聲。從有限元模態(tài)分析入手，闡述了振型疊加法的基本理論，給出了振型參與因子的求解過(guò)程，根據(jù)振型疊加得到車輪的頻率響應(yīng)函數(shù)；用模態(tài)分析方法計(jì)算車輪在模態(tài)坐標(biāo)下的

4、振動(dòng)速度響應(yīng)，然后根據(jù)車輪的振動(dòng)模態(tài)聲輻射效率計(jì)算出各階振動(dòng)模態(tài)的聲輻射功率，進(jìn)行迭加后便得到車輪聲輻射總功率，開發(fā)出了計(jì)算程序；采用了靜止車輪模型和轉(zhuǎn)動(dòng)車輪模型，并用該程序分別計(jì)算了車輪振動(dòng)的聲輻射；這種方法只需要知道車輪的固有輻射特性(模態(tài)結(jié)果及實(shí)測(cè)的各階模態(tài)阻尼比)即可預(yù)測(cè)出車輪的聲輻射總功率，可以方便地研究車輪在不同激勵(lì)下的聲輻射，具有很好的通用性。 (4) 研究了約束阻尼車輪的降噪特性。分析了約束阻尼車輪表面阻尼處理設(shè)計(jì)