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列车车轮振动噪声预测与控制研究
| 论文题名： | 列车车轮振动噪声预测与控制研究 |
| 关键词： | 列车车轮;振动噪声预测;轨道交通;辐射特性;有限元模型;降噪特性 |
| 摘要： | 轨道交通是当今世界各国普遍采用的交通运输方式之一，轨道交通与公路交通相比，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优点，在经济发展中起到了不可忽视的作用。但是轨道交通存在噪声污染问题，轨道交通噪声中轮轨滚动噪声是主要的噪声源，其中车轮振动辐射的噪声又是重要的噪声源，降低车轮的振动及噪声辐射是降低轨道交通噪声的一种有效措施。因此本文对车轮的振动及声辐射特性进行了针对性研究。 本文利用有限元和边界元的方法对列车车轮振动辐射噪声展开了以下研究： (1) 建立了更加高效的车轮有限元模型——车轮轴对称模型；研究了车轮的振动模态，提高了计算效率。与三维模型相比，车轮轴对称模型单元数骤降，计算效率剧增，精度不减。研究结果表明车轮的振动模态分为轴向模态和径向模态，可以按节径数进行分类，径向模态可以用节径数n表示，轴向模态可以用节径数n和节圆数m来表示。 (2) 阐述了模态辐射效率的概念，研究了车轮振动的模态辐射效率。模态辐射效率是结构固有辐射特性的描述，反映了结构振动模态的辐射能力大小，与激励力无关。将模态分析的结果作为边界条件，应用边界元方法分析计算了车轮在50-6000Hz的频率范围的振动模态辐射效率，为预测车轮的噪声辐射奠定基础。 (3)提出了一种新的方法预测车轮振动的辐射噪声——基于模态辐射效率计算车轮的辐射噪声。从有限元模态分析入手，阐述了振型叠加法的基本理论，给出了振型参与因子的求解过程，根据振型叠加得到车轮的频率响应函数；用模态分析方法计算车轮在模态坐标下的振动速度响应，然后根据车轮的振动模态声辐射效率计算出各阶振动模态的声辐射功率，进行迭加后便得到车轮声辐射总功率，开发出了计算程序；采用了静止车轮模型和转动车轮模型，并用该程序分别计算了车轮振动的声辐射；这种方法只需要知道车轮的固有辐射特性(模态结果及实测的各阶模态阻尼比)即可预测出车轮的声辐射总功率，可以方便地研究车轮在不同激励下的声辐射，具有很好的通用性。 (4) 研究了约束阻尼车轮的降噪特性。分析了约束阻尼车轮表面阻尼处理设计的影响要素，通过开发的程序对影响要素进行对比分析，弄清楚了各要素对降噪效果的影响，最后给出了一组较好的设计方案。 |
| 作者： | 黄青青 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 吴天行 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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