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列车气动力作用下的声屏障强度分析
| 论文题名： | 列车气动力作用下的声屏障强度分析 |
| 关键词： | 高速铁路;声屏障;气动载荷;有限体积法;仿真分析 |
| 摘要： | 随着高速铁路技术的迅速发展，列车的运行速度越来越快，造成了不可回避的噪声问题。声屏障是降低列车这类移动噪声源问题的重要手段，在高速铁路上有较广泛的应用。目前对声屏障的设计思路基本停留在较大安全系数的静力计算上，这对金属材料的利用率往往较低，并且设计中较少考虑交变的气动载荷对声屏障寿命的影响。因此基于列车风气动载荷的声屏障强度分析是很有必要的。本文的主要工作分为以下三点: 1通过流体控制方程和紊流k-ε模型，利用有限体积法仿真分析了列车通过声屏障的外流场，得到了声屏障上的气动载荷，并拟合了其随速度的变化曲线。气体压力为一个随时间变化且不均匀分布的面载荷。任意点压力随时间呈两个脉冲状变化。声屏障沿高度方向，内侧面压力从下而上变小，外侧面压力从上而下减小。 2通过单向流固耦合技术，将声屏障受到的气动载荷加载为声屏障的受力条件，利用有限元法分析了声屏障的受力情况和变化规律，并得到了应力与速度、中心距的脉谱图。H钢立柱受到弯扭组合变形，弯矩扭矩各经历两次换向。每当列车经过一次，等效应力产生四个脉冲，其中第一个脉冲值最大。等效应力与速度成二次曲线关系。 3根据出现最大应力的节点（危险点）的时间历程曲线，用雨流计数法得出对应工况下的载荷谱。利用材料的S-N(应力-疲劳)曲线和Good-man曲线修正平均应力，采用线性累计损伤理论预测立柱的疲劳寿命。尽管H钢立柱受到的应力不大，但可能出现疲劳破坏，车速和声屏障距离对其疲劳寿命有非常大的影响。 |
| 作者： | 姚澍 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李人宪 |
| 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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