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基于响应面法的轨道交通箱型梁结构-声学优化设计研究
| 论文题名： | 基于响应面法的轨道交通箱型梁结构-声学优化设计研究 |
| 关键词： | 响应面法;轨道交通;箱型梁结构;结构噪声;声学优化设计 |
| 摘要： | 近年来我国城市轨道交通发展迅速，随之产生的环境振动与噪声问题日益突出。其中轨道交通箱型梁振动产生的结构噪声以低频为主，传播过程中不容易衰减，且高架线声源位置高，噪声影响范围大，加上低频噪声穿透力强，对人体健康危害极大，也直接引发大量居民投诉。因此针对具有低频特征的箱形梁结构噪声控制开展研究具有十分重要的现实意义。 本文将有限元法与边界元法相结合，建立轨道交通箱型梁有限元-边界元耦合声学计算模型，在通过数值仿真技术摸清箱形梁结构参数对噪声辐射的影响规律的基础上，基于响应面法建立轨道交通箱型梁结构-声学优化设计模型，从结构声学优化设计的角度寻求降低箱型桥梁低频结构噪声的新途径。主要研究内容如下： （1）首先基于UM软件建立车辆-轨道耦合系统模型，求解轨道不平顺条件下的轮轨作用力；然后将轮轨垂向作用力模拟加载到轨道-桥梁动力学模型上，实现上下部结构各子系统的耦合。 （2）建立箱形梁三维实体有限元模型，以轨道不平顺条件下的轮轨垂向作用力为系统激振输入，得到桥梁结构在列车荷载作用下的振动响应。将箱形梁有限元模型分析得出的每个频率点处模型表面的节点振动速度作为边界条件输入箱形梁声学边界元模型，求解箱形梁的声辐射特性。 （3）采用箱型梁有限元-边界元耦合声学计算模型分析计算轨道交通箱型梁结构振动与噪声辐射特性，对跨中断面各振动响应输出点的加速度频谱进行分析，并求解跨中断面各受声点的线性声压级及二维声场分布。并对箱型梁结构参数（梁高、面板宽度、面板厚度、腹板倾角大小及腔室结构等）对噪声辐射的影响进行研究。 （4）在对轨道交通箱型梁结构振动与噪声辐射特性进行分析的基础上，通过对箱型梁的结构形式采取适当的改进措施（如腹板开孔、腹板置于轨道下方、腹板增加横肋及设置翼缘横隔板等），探索这些改进措施是否能够减振降噪，并对其效果进行分析评价。 （5）将响应面法引入到轨道交通箱型梁结构声学优化设计中，用箱型梁声学响应面模型代替复杂的、具有大量自由度的结构声学数值仿真模型，结合试验设计、响应面法和优化算法建立了基于响应面法的轨道交通箱型梁结构声学性能优化模型，研究了轨道交通箱型梁在列车荷载作用下的结构声学特性优化问题，以32m双线简支箱型梁为研究对象，在建立目标函数和约束函数响应面的基础上，采用优化算法对箱型梁结构参数进行优化，并对优化结果进行误差分析。 |
| 作者： | 许代言 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘林芽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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