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基于列车车轮断面优化的减振降噪研究
| 论文题名： | 基于列车车轮断面优化的减振降噪研究 |
| 关键词： | 列车车轮;多体动力学;轮轨动力学;车轮截面;优化设计;遗传算法;有限元模型;减振降噪 |
| 摘要： | 随着我国经济高速发展，城市人口的增加，交通运输的压力也日益严重，因此轨道交通作为一种大运量、安全、快捷、准时、方便、舒适的理想交通工具，得到了急速的发展。但伴随着发展的同时，轨道交通引发的振动噪声问题也日益突出，如何有效的降低列车运行所产生的振动和噪声已成为国内外学者研究的热点问题。 本文建立多体动力学车辆模型模拟车辆-轮轨间的作用，得出轮轨间作用力，将结构动力优化方法运用于高速列车车轮截面尺寸优化设计，以车轮截面外形几何参数为设计变量，车轮结构振动辐射噪声值最小为目标函数的优化计算实例。建立了车轮有限元模型和车轮边界元模型，进行瞬态动力学分析、车轮声辐射特性分析及降噪评价，得出车轮声辐射最优化截面形式。本文围绕车轮声辐射优化展开了以下研究： 1、以CRH3型车车体参数建立多体动力学列车三维实体车辆模型，分析研究国内外不同轨道不平顺谱，选择合适的不平顺谱空间样本。以轮轨表面不平顺为激励，模拟出CRH3型车在轨道上以350km/h运行时的轮轨垂向和横向作用力时域系列。 2、结合结构振动动力学与声学理论，对车轮减振降噪最优化设计数学模型进行设计。以车轮振动辐射噪声最小为条件来建立目标函数，以选取的车轮截面尺寸作为优化设计变量，同时根据车轮强度条件对设计变量进行约束。 3、运用遗传算法的求解原理，对车轮声辐射优化的目标函数、决策变量、约束条件进行设计，采用程序软件进行基于遗传算法理论的车轮声辐射优化设计数学模型的程序设计和求解，得出最优化车轮截面型式。 4、建立车轮三维实体有限元模型，将轮轨力动力学分析模型中的轮轨力输入到车轮三维实体有限元模型中，进行动力响应分析，输出振动速度响应作为声学输入。 5、建立车轮声学边界元分析模型，将振动速度响应结果导入边界元声辐射模型中作为初始边界条件，对标准车轮和优化车轮进行振动声辐射预测，分析标准车轮与优化车轮的振动声辐射特性，并进行降噪评价分析。 |
| 作者： | 蔡昊 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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