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原文传递高速列车车内低频噪声分析与预测研究

论文题名：	高速列车车内低频噪声分析与预测研究
关键词：	高速列车;噪声分析;噪声预测;低频振动;有限元模型
摘要：	新世纪以来，我国高铁事业迅猛发展，然而随着车速的提升，车内噪声和振动级逐渐升高，影响了人们舒适地乘坐高速列车，严重时会致使人们在乘坐列车时产生厌恶、气闷等现象，同时列车各零件间的碰撞磨损加剧使得其使用寿命降低甚至危害列车行驶安全，这在一定程度上制约了高速铁路的发展。因此，在国家自然科学基金项目“基于柔性变胞机构的精密设备多维振动的主动控制研究”(51275275)和山东省中青年科学家科研奖励基金项目“基于柔性变胞机构的机载精密设备的振动主动控制研究”(BS2010HZ010)的资助下，本文对某型号高速列车的车内低频振动和噪声进行了仿真和测试，并对高速列车车内低频噪声的预测分析方法进行了研究，具有重要的工程实践价值和理论意义。本文主要开展了以下几方面的研究工作: 　　首先，介绍了国内外车内噪声分析的发展概况，阐述了车内低频噪声的危害、产生机理、传播途径以及预测分析方法，并介绍了高速列车车内噪声的评定标准。　　其次，考虑到高速列车结构复杂性和实验困难性，先对实验室现有的7m长白车身台架进行了模态分析。利用仿真得到的固有频率与阵型和实验测试模态进行对比并修改模型，得到了一个能够准确高效计算的7m长白车身模型。摸清了高速列车的结构特点并掌握了建立准确有效的整节车厢模型的技术路线，为整节车厢车内低频噪声仿真分析做好铺垫。　　然后，针对高速列车中存在的大量周期性夹心波纹板情况，提出了将周期性夹心波纹板等效成各项异性材料板的方法，并对该方法进行了一定的推导。利用仿真技术结合实验测试，对比了周期性夹心波纹板和等效板之间的模态和隔声量的差异，验证了等效方法的可行性。该方法大大地简化了高速列车建模难度和缩减了分析的计算时间，同时为列车结构优化提供了便利。　　随后，分析了高速列车整节车厢的结构特点，利用等效方法，建立了一个能够高效准确计算的高速列车整车有限元模型。分别对加和不加内饰材料的高速列车车厢进行了模态分析，分析了内饰材料结构对车厢模态的影响。同时建立了车厢声腔模型，对声腔进行了模态分析，并讨论了声腔和结构引起共振情况。　　最后，将实验得到的高速列车行驶过程中受到的结构激励结合有限元方法分析了列车行驶过程中的结构振动响应。同时利用边界元法，对车内声场进行的分析和评估。对车内4个标准观测点的声压响应进行了分析和实验验证对比，得到了一个能够预测车内声压响应的有效模型。利用ATV分析方法对车身各壁板对参考点处的贡献量进行了分析，并给出了主要噪声频率处各板件的贡献量系数，并对车身声学结构修改优化提出了建议。
作者：	郑建华
专业：	机械设计及理论
导师：	牛军川;隋富生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文