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原文传递高速列车车厢壁板的隔声研究

论文题名：	高速列车车厢壁板的隔声研究
关键词：	高速列车;双层玻璃;车厢壁板;隔声量;有限元分析
摘要：	车内噪声是评价高速列车性能的一项指标，目前对车内噪声控制的研究远落后于高速列车的发展。列车高速运行时将产生剧烈的轮轨噪声、气动噪声等，这些噪声一部分传向无穷远，一部分则透过车厢壁板传入车内。提高车厢壁板的隔声性能是控制车内噪声的主要措施之一。实验结果表明:车外噪声随列车速度的提高而增大，列车运营速度的提高与车体轻量化设计给车内噪声控制增加了难度，这就要求在车厢设计阶段就应考虑壁板的隔声问题，在一定范围内合理调整各项参数以获得最优隔声性能。本文以国产CRH2型动车组车厢侧壁板为主要研究对象，重点分析了一等车、二等车车窗与车体型材的隔声特性。论文首先结合高速列车车外噪声源特点及实验测试结果对不同时速下车外噪声频谱特性进行了分析，结果表明:车外总体噪声随车速提高而增大，噪声成分随之变化，其中以中低频轮轨噪声和中高频空气动力噪声为主。分析高速列车车内噪声测量结果表明:车内主要噪声频率在8kHz以下，其中100Hz～200Hz之间A计权噪声最大，头车与尾车车内噪声有较大区别。　　车厢侧壁板主要由车窗与车体型材组成，可以简化为双层玻璃与双层铝合金加筋板组成的组合板。理论解析的方法只能给出双层玻璃的隔声特性曲线，其具体隔声量则难以计算，对于双层铝合金加筋板更是难以建立其数理模型。本文通过有限元的方法计算分析了双层玻璃与双层铝合金加筋板的隔声量。首先借助大型通用有限元软件ANSYS建立了双层车窗玻璃与双层铝合金加筋板的有限元几何模型，建模过程中没有过度简化，保留了车窗玻璃与双层铝合金加筋板的真实结构;然后基于专业声学有限元软件ACTRAN计算得到了车窗玻璃与铝合金加筋板的隔声量曲线及各频率下的振动信息;最后依据组合板的隔声理论计算得到了车厢侧壁板的整体隔声量曲线。根据车厢内外噪声实测结果，对车厢壁板的整体隔声量进行了评价，结合板隔声的基本理论提出了车窗玻璃与双层铝合金加筋板的改进措施。依据改进措施重新建立车窗玻璃与双层铝合金加筋板的有限元模型，并求解其隔声量，所得结果证明了改进措施的可行性，经改进提高了车厢侧壁板的整体隔声性能。研究过程中还得到如下结论: 　　(1)双层玻璃的隔声低谷主要由车窗玻璃的整体共振及低阶模态共振引起，整体共振频率附近隔声量最低，增加玻璃的阻尼系数能有效提高该频段的隔声量。　　(2)在低频下，双层铝合金加筋板的隔声量主要与整体刚度有关，随频率升高而降低。隔声低谷主要由层板局部剧烈振动引起。筋板支撑间距是影响隔声低谷所处频率的因素之一。　　(3)在400Hz以下的低频区域，双层铝合金加筋板的隔声量远高于车窗玻璃的隔声量。400Hz至1200Hz为车厢侧板的第一个隔声低谷，此时双层铝合金加筋板的隔声量低于车窗的隔声量。1200Hz至2400Hz，双层铝合金加筋板的隔声量高于车窗隔声量，2400Hz至4kHz车窗与双层铝合金加筋板的隔声量基本相同，整体隔声量处于低谷。4kHz至8kHz，车体型材的隔声量低于车窗的隔声量。　　(4)在隔声低谷频率处，结构的振动速度与振动位移为极大值，增加材料的阻尼系数能有效的消耗声能量，是改善由于共振引起隔声低谷的有效措施。
作者：	霍新祥
专业：	声学
导师：	朱晓明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文