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基于降噪的高速列车CFRP受电弓导流罩的研究
| 论文题名： | 基于降噪的高速列车CFRP受电弓导流罩的研究 |
| 关键词： | 高速列车;受电弓导流罩;气动噪声;结构优化设计;降噪效果 |
| 摘要： | 列车在高速行驶时，所产生的噪音是由列车本身产生的机械噪音和与空气摩擦所产生的噪音所组成。通过分析，在列车的运行速度到达300km/h时，行驶过程中所产生的气动噪声就会明显大于轮轨噪声，成为高速列车的主要噪声源。其中车项上的噪音主要是由受电弓所产生，并且与车速的六次方成正比地增大。因此，如何有效地降低受电弓产生的噪音是我们需要重点解决的问题。 本文针对中国专利中的导流罩装置（称为导流罩结构A）进行结构优化设计，以期在现有基础上进一步降低受电弓噪声。通过研究有关降低道路噪声方法的大量文献发现，改变道路声屏障头部形状可以更大程度降低道路噪声，文献中阐明了将头部形状改变为L形降噪效果较好。据此，本文首先尝试将导流罩结构A的头部形状改变为L形，计算发现噪声较导流罩结构改变前的要低。考虑车辆限界问题，对头部形状改变后的结构进一步改进，使其中部结构倾斜，最后通过静强度计算方法对结构做进一步优化，并确定出最终结构为导流罩结构C。通过试验测试了碳纤维复合材料单向板的拉伸性能及单层板的紫外光老化、燃烧等级、烟雾等级和滴落物等级性能。 目前碳纤维增强复合材料(CFRP)是最先进的复合材料之一，因其耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良、轻质高强等众多优点被结构材料所广泛选用，这些均是其它纤维增强复合材料无法做到的。因此采用CFRP对结构进行铺层设计，充分发挥了复合材料轻质高强、性能可设计性、比强度比刚度高等优点，在车体部件上有着很大的应用前景。本文对CFRP的力学特点及基本理论进行了相关阐述，设计出合理的铺层结构代替传统的碳钢或铝合金结构，对导流罩结构C进行铺层和计算分析，并通过相关标准进行校核分析以验证结构优化设计的合理性。 本文研究表明，所设计出的导流罩结构C能更好的降低受电弓引起的噪声，用碳纤维复合材料铺层的导流罩结构重量是原结构的2/3，其强度符合相关标准。 |
| 作者： | 罗丹 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 肖守讷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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