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原文传递地铁车轮振动与声辐射特性研究

论文题名：	地铁车轮振动与声辐射特性研究
关键词：	地下铁路;S形辐板车轮;结构强度;振动机理;声辐射特性;三维有限元模型
摘要：	地铁交通具有速度高，运能大，能耗低，污染轻，占地少和安全性好等诸多其他交通工具无法比拟的优势，是缓解城市交通紧张状况最理想的选择。但是地铁在运行中带来的环境振动与噪声污染问题同样突出，不容忽视。车轮振动辐射的噪声是地铁噪声中重要的成分，降低车轮的振动及噪声辐射是降低地铁噪声的一种有效措施。我国地铁普遍采用S形辐板车轮，与直辐板车轮相比，S形辐板车轮在结构强度、力学性能及抗热裂性能方面有明显的优势，但同时也存在振动噪声过大的问题。因此，对S形辐板车轮的振动与声辐射特性进行全面深入的研究非常有必要。　　本文利用有限元和边界元相结合的方法对地铁S形辐板车轮振动辐射噪声展开了以下研究：　　(1)利用非均匀有理B样条(NURBS)表示车轮轴截面外形，并在此基础上采用德布尔算法编写MATLAB程序求解轴截面外形二次NURBS曲线。车轮外形曲线的改变可以通过改变权因子和移动控制顶点位置来实现。　　(2)建立了车轮的三维模型和轴对称模型，利用ANSYS软件分析车轮两种模型的振动模态。按轴向模态和径向模态对车轮模态进行了详细的分析和归类。对车轮进行了谐响应分析，研究了车轮名义接触点处分别在径向单位力激励和轴向单位力激励下的振动响应，分析了车轮不同部位的位移导纳特性。　　(3)利用Hypermesh提取车轮三维有限元模型表面节点，建立车轮边界元模型。编写ANSYS与SYSNOISE接口程序，将振动响应结果导入SYSNOISE作为边界条件，利用声学边界元计算车轮的辐射噪声，得到了车轮的表面声压分布、声辐射效率和辐射声功率。　　(4)通过改变控制顶点和权因子来修改车轮辐板的几何形状，研究了S形辐板的位置、倾斜角度和厚度对车轮振动与噪声辐射的影响。结果表明，增加辐板倾斜角度及增加辐板厚度等措施都能在不同程度上降低车轮的振动噪声，而移动辐板位置则不利于车轮的减振降噪。
作者：	占智华
专业：	车辆工程
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：	2012
正文语种：	中文