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基于振级落差的车轮拓扑构型优化设计
| 论文题名： | 基于振级落差的车轮拓扑构型优化设计 |
| 关键词： | 轨道交通;直辐板车轮;S辐板车轮;拓扑构型;振级落差 |
| 摘要： | 随着城市化进程的深入，轨道交通系统以其众多优势已成为城市交通结构中不可缺少的部分。但是，由于城市轨道交通大都运行在人口稠密地区，不可避免地产生一些噪声问题，如果不能很好的处理城市轨道交通的噪音问题，必然限制它的发展潜力。 本文以城市轨道交通车辆直辐板车轮和S辐板车轮为研究对象，分别研究了两种车轮的振动和声学特性，并针对传统声学优化车轮设计当中声辐射计算复杂，以及难以得到比较明晰的优化方案的问题，提出了基于振级落差的车轮拓扑构型优化方法，对两种车轮的辐板进行了优化，通过声辐射和强度验证，表明，新的声学拓扑优化车轮方案确实起到了降噪的效果，基于振级落差的车轮拓扑构型优化方法切实可行。 本文主要研究内容有: (1)根据铁道部标准，以直辐板车轮和S辐板车轮为研究对象，建立了直辐板车轮和S辐板车轮三维有限元模型。 (2)对直辐板车轮和S辐板车轮有限元模型进行了模态和频率响应分析，得到了车轮的模态频率、振型;分析了两种车轮加速度导纳特性;并得到了车轮参考点在相应频段的振动加速度，且由此计算了原始直辐板车轮和S辐板车轮的振级落差。 (3)对直辐板车轮和S辐板车轮进行了声辐射特性分析。从能量角度出发，用辐射声功率来分析直辐板车轮和S辐板车轮的声辐射特性。为车轮提供了噪声验证的基础。 (4)在原始直辐板车轮和S辐板车轮的辐板两侧各向外延伸4毫米的区域为拓扑优化的设计区域，引入车轮结构振动振级落差作为拓扑优化目标函数，建立车轮拓扑优化模型，对直辐板车轮和S辐板车轮进行了优化。并基于此，设计了新的直辐板车轮和S辐板车轮模型，并对其进行了声辐射与强度验证，直辐板车轮较优化前降噪11.99％，S辐板车轮较优化前降噪11.5％，表明，新的声学拓扑优化车轮方案确实起到了降噪的效果。 |
| 作者： | 雷威 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 柳拥军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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