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高速铁路声屏障气动载荷特性的实验研究
| 论文题名： | 高速铁路声屏障气动载荷特性的实验研究 |
| 关键词： | 高速铁路;声屏障;气动载荷;测试系统;模块设计 |
| 摘要： | 近十几年来，高速铁路在全世界范围内的修建热潮日趋升温。目前我国350km/h的列车已经下线，时速400公里以上的高速列车项目也在展开。随着高速铁路交通的飞速发展，由于列车气动力引起的噪声污染越来越严重。声屏障是降低噪声的重要措施，能够有效的降低噪音干扰。然而列车速度的提升对声屏障造成的气动载荷作用越来越明显，使得声屏障产生剧烈的结构响应，从而威胁铁路运行的安全。为了保障列车在高速运行时声屏障结构能够工作，不要求其具有良好的吸声降噪性能，还要求必须满足结构的动力学性能。 本文对高速列车通过声屏障时的气动载荷进行了实验研究，主要工作如下: (1)对高速铁路声屏障气动载荷实验测试系统进行了研究。基于测试内容和测试理论，进行了测试系统软硬件模块的选型和应用、系统调试以及实验验证。研究表明:测试系统能够实现稳定的数据采集功能;风洞实验的实测结果与理论计算值偏差率很低，系统测试性能有效且精度高。 (2)对声屏障气动载荷实验测试方案进行了设计。为有效测试关键位置的气动载荷，对测试方案进行了理论分析和论证，最终设计出符合本次研究要求的测试方案，基于此，完成不同列车运行条件下的气动载荷实验测试。 (3)对声屏障表面的脉动压力特性进行了研究。基于实验测试结果，研究了脉动压力波的时域和频域特性以及脉动压力峰值的空间分布特性以及速度特性，研究了车型对脉动压力特性的影响，并给出了最大脉动压力峰值以及冲击强度的经验公式。研究表明:脉动压力峰值在水平方向对称分布，在垂直方向呈下降趋势;最大脉动压力峰值与列车速度的2次方呈正比，冲击强度与列车速度的3.5次方呈正比。 (4)对声屏障结构的动力学响应特性进行了研究。基于实验测试结果，研究了声屏障H型钢立柱根部应力的时域和频域特性以及根部应力峰值的空间分布特性和速度特性，研究了车型对应力特性的影响，并给出了最大正、负根部应力峰值的经验公式;研究了声屏障结构顶部最大位移的时域和频域特性、最大位移的速度特性以及车型对最大位移的影响。研究表明:根部应力峰值在水平方向上与脉动压力峰值规律一致;列车时速高于340km/h，最大负应力大于最大正应力，声屏障根部向里侧断裂的危害性大大增加;最大正应力峰值与列车速度的2.5次方呈正比，最大负应力峰值与列车速度的3.5次方呈正比;声屏障结构顶部位移随速度增大而增加，且金属单元板的位移对于高速高冲击更加敏感，其值要明显大于钢立柱位移。 |
| 作者： | 石明 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李国岫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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