城市轨道交通连续梁和简支梁的结构噪声特性比较

用模态叠加法计算列车经过时的桥梁动力响应,借助Sysnoise用边界元法求出桥梁结构的模态声传递向量(MATVs),进而由MATVs和桥梁的模态坐标响应计算桥梁的结构噪声。计算比较了三跨简支和连续槽型梁的结构噪声特性。计算表明:远场点噪声大小需要考虑邻跨的影响;与总长和跨径相同的简支梁相比,相同截面的连续梁结构噪声无明显改善;连续梁不能有效降噪的原因在于增加约束改变的是结构整体刚度而不是梁截面板的弯曲刚度。     

城市轨道交通槽型梁结构噪声计算与分析

该文用模态叠加法对城市轨道交通槽型梁进行车-轨-桥耦合动力计算,借助SYSNOISE求出模态声传递向量MATVs,进而用MATVs和梁的模态坐标响应计算桥梁的结构噪声。噪声计算值与实测值在频率分布和幅值上有较高的一致性,证明振动与噪声数值模型的可靠性。槽型梁结构噪声的线性声压级峰值频率为40Hz~80Hz,数值计算表明:动力分析只需考虑轮轨竖向接触即可满足结构噪声计算要求;考虑200Hz以下的声源激励和100Hz以下的结构模态作为边界条件可达到较好的噪声计算精度;调节轨下胶垫的刚度能有效减小结构振动,降低结构噪声2dB~3dB;声压级和车速有强线性关系。     

基于声学灵敏度的槽形梁结构参数影响分析

为研究槽形梁结构参数对结构噪声的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立轨道交通槽形梁的有限元模型,并计算列车荷载作用下槽形梁结构振动响应,采用间接边界元法计算分析轨道交通槽形梁结构噪声特性。最后再利用有限差分法计算槽形梁结构-声学灵敏度,分析槽形梁底板厚度、腹板厚度和翼缘板厚度对不同声场场点的线性声压级在不同频率处的影响。研究结果表明:轨道交通槽形梁结构噪声的峰值频率在31.5 Hz~80 Hz之间。加厚底板有利于控制桥梁附近小范围内的结构噪声,对远场点的噪声无能为力;加厚腹板会增大近场点的最大声压级,但对远场点噪声具有一定的降噪作用。而且加厚底板和加厚腹板对在100 Hz以上频段场点声压的影响比较小,翼缘板厚度对槽形梁结构噪声的影响也很小。     

腹板开孔的箱型梁结构噪声辐射特性分析

箱型梁结构在列车的动力作用下产生振动并引发低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以单跨32 m轨道交通箱型梁为研究对象,分别建立腹板无孔与腹板开孔两种工况下的三维实体有限元模型;在计算列车荷载作用下箱型梁振动响应的基础上,采用有限元-边界元耦合声学求解方法,分析计算腹板开孔的箱型梁结构噪声辐射特性。结果表明:腹板开孔使箱型梁跨中顶板和底板的垂向振动均有所降低;腹板开孔使箱型梁结构噪声衰减方向发生改变,在梁体下方及远场点有较好的降噪效果,分析结果可为城市轨道交通箱型梁的结构减振降噪设计提供一定的理论参考依据。     

基于车桥耦合的高架槽形梁结构噪声影响分析

为了探讨列车通过轨道交通高架槽形梁时诱发的结构噪声,以某拟建30 m轨道交通槽形梁为研究对象,建立车桥耦合系统振动分析模型以及槽形梁结构声辐射有限元/边界元模型。采用多体动力学软件Simpack建立列车的空间动力学模型,采用有限元软件Ansys建立槽形梁有限元模型,基于Simpack和Ansys相结合的联合仿真方法,获取轮轨激振力。在计算列车荷载作用下槽形梁结构振动响应的基础上,采用有限元-间接边界元耦合声学分析法,探讨底板厚度以及腹板高度对槽形梁结构噪声的影响。研究结果表明:底板厚度的增加可以降低槽形梁梁体正下方的结构噪声,但并非越厚越好,底板厚度对结构远声场有一定程度的影响,但降噪效果不明显;腹板高度的变化使槽形梁结构噪声辐射衰减方向有所改变,桥梁腹板两侧噪声辐射衰减速度较快;桥梁底板正上方的结构辐射噪声最强区域有缩小趋势;分析结果可为轨道交通槽形梁结构减振降噪优化设计提供一定的理论参考依据。     

基于响应面法的槽形梁结构噪声优化研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m简支槽形梁为研究对象,基于车桥耦合分析模型,利用有限元法和边界元法计算槽形梁结构辐射声功率。将响应面法与辐射声功率计算相结合,建立了以槽形梁辐射结构噪声在分析频率范围内的总声功率级为目标及以槽形梁质量为约束的声学优化模型,再利用序列二次规划法进行求解,最终找出了槽形梁结构声学最优的截面尺寸。优化后槽形梁底板厚度为0. 34 m,腹板厚度为0. 22 m。计算结果表明,利用响应面法可以有效的对槽形梁进行声学优化,而且优化后的降噪效果还是比较显著的。     

基于声学黑洞波动控制技术的槽型轨动力吸振器减振降噪特性研究

轨道交通引起的环境振动噪声问题持续增加,即使目前具有多种控制效果良好的减振降噪措施,但仍有望做进一步的提升。在该研究中提出了一种新型的槽型轨道动力吸振器,将声学黑洞波动控制技术与动力吸振原理相结合。该吸振器设计的目标是保证主结构强度与刚度的前提下,采用附加的声学黑洞阻尼振子作为吸能单元,对主结构的振动能量进行传递、吸收与耗散。为了研究声学黑洞型动力吸振器对槽型轨道振动特性和声辐射特性的影响,利用仿真分析对不同类型的动力吸振器下槽型轨道的位移导纳和振动衰减率进行了评估;采用滚动噪声预测模型计算分析了声学黑洞型动力吸振器的降噪效果并探究了其参数对轮轨振动噪声的影响规律。结果表明：槽型轨在800～1 000 Hz频段内的一阶pinned-pinned在未采取措施的情况下振动响应显著,振动衰减率仅为0.68 dB/m,在安装了声学黑洞型动力吸振器之后轨道结构的振动衰减率上升到1.80 dB/m,提高率可达265%。     

双层高架对轨道交通噪声空间分布的影响研究EI北大核心CSCD

运用振动功率流法计算轮轨粗糙度激励下的轨道和桥梁振动速度,采用二维声学模型计算单位荷载下轨道和桥梁结构的振动速度及辐射声压。联合前两步,根据振动功率等效原则预测钢轨和桥梁实际的辐射声压,某U梁现场实测轨道交通噪声验证了该方法的准确性。对比研究了合建高架和独立轨道交通的噪声分布特性,结果表明:(1)道路桥的屏障效应导致该桥面以上扇形区的噪声明显减小,到轨道中心线的水平距离越近,降噪值越大;(2)无声屏障时,道路桥面高度以下空间的噪声增大3~10 dB,到轨道中心线的水平距离越近,噪声增幅越大;(3)轨道交通桥上设置声屏障可进一步减小道路桥面以上的扇形区的噪声,同时增大其余区域的噪声。     

基于频域和时域振动模型的轨道交通桥梁噪声预测对比分析

分别采用基于模态叠加法的时域车辆-轨道-桥梁耦合振动模型和基于移动粗糙度激励的频域耦合振动模型对某U型梁桥的动力响应进行仿真分析,对两种数值方法计算获得的轮轨力和桥梁振动加速度进行对比。然后分别结合2.5维声学边界元和三维声学边界元对两种振动模型的辐射噪声进行预测,并对比了两种模型获得的桥梁噪声频谱和空间分布规律。研究表明,两种模型获得的轮轨力基本相同,且峰值频率一致;考虑多车轮激励效应的频域振动模型和时域模型获得的桥梁振动加速度频谱较为吻合;基于两种振动模型预测的桥梁噪声频谱和声压空间分布吻合较好。     

基于声传递向量法的槽形梁结构低频噪声研究

轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30 m的简支槽形梁为研究对象,基于车辆-轨道耦合动力学模型,利用有限元法计算了列车荷载作用下槽形梁的振动响应,再利用声传递向量法分析了槽形梁结构辐射噪声及其特性,最后对槽形梁结构各板件的噪声辐射贡献进行了研究。分析结果表明:轨道交通槽形梁底板的垂向振动速度振级和腹板的横向振动速度振级的峰值频率均为63 Hz,且底板的垂向振动响应是最大的。槽形梁结构噪声的线性声压级的峰值频率在63 Hz附近,且当频率为63 Hz时,槽形梁结构噪声的辐射范围最广,衰减得最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域在梁体的正上方和梁体的正下方,且梁体正上方的结构噪声要大于正下方。槽形梁底板对结构噪声的贡献量是最大的,其次是腹板,翼缘板对槽形梁结构噪声的影响很小。     

列车交会运行时简支箱梁与U梁振动特性分析

为探明列车交会运行时城市轨道交通简支箱梁与U梁的结构振动特性，为桥梁振动控制、结构选型提供理论依据，基于有限元和多体动力学方法，建立城市轨道交通三维车桥耦合模型，对比分析不同列车运行工况下简支箱梁和U梁的振动传递规律。研究结果表明:移动荷载作用下，桥梁结构振动响应以竖向为主，且随着速度增大而增大；列车单向运行与双向等速交会运行时箱梁结构局部振动频率基本相同，但单向运行时桥梁加速度响应幅值约为等速交会运行时的1/2，而等速交会时U型梁加速度响应幅值在部分频段内有一定衰减；进行箱梁振动控制时应重点关注腹板和翼板位置的竖向振动,而进行U梁振动控制时应重点关注底板处的竖向振动和翼板处的横向振动，列车交会频繁地段可增强箱梁底板和U梁中主梁底板处竖向振动控制；在对轨道交通中的高架桥梁选型时，宜根据现场实际工况进行结构稳定性和结构噪声影响等分析。     

TMD控制高架轨道箱梁结构振动的模型试验研究

高架轨道桥梁结构的振动与噪声问题已成为制约轨道交通发展的重要因素,为研究调谐质量阻尼器(TMD)控制高架轨道箱梁桥振动的效果,以铁路32 m简支箱梁桥为原型,以10∶1为几何缩尺比,设计制作了轨道箱梁结构相似试验模型,并制作了可调谐TMD减振装置。在验证试验模型可靠性的基础上,分别附加控制1阶、2阶模态振动的TMD,通过对试验模型进行单点激振试验得到测点减振前后的振动响应,分析了TMD对箱梁桥的减振性能。研究结果表明:安装1阶、2阶TMD之前,在模态自振频率附近,振动响应出现了明显峰值;安装TMD之后,翼板和腹板的加速度有效值在模态频率附近得到了明显的抑制,并且激振频率越接近自振频率,TMD减振效果越好;当TMD质量比为0.02时的减振效果优于0.01。     

板厚和加肋对槽型梁结构噪声的影响

考虑车辆、轨道和桥梁动力相互作用,用模态叠加法分析了槽型梁的结构噪声和不同构件的声压贡献量.分析表明:槽型梁底板对远场区结构噪声的影响大于腹板,增加底板厚度的降噪效果好于增加腹板厚度;设置横肋也能有效降低远场区和梁底结构噪声,横肋全跨布置比仅在跨中加密布置效果好;车速高时增设横肋的降噪效果好于车速低时.     

梁—板混合单元分析桥梁车致振动与噪声

在平截面的假定条件下,通过建立梁—板混合单元有限元模型,采用车—线—桥耦合振动分析得到桥梁高频振动响应,再采用声学边界元法分析桥梁结构噪声。以32 m混凝土简支箱梁为例,讨论了不同的梁—板混合模型对计算精度和效率的影响,并与现场试验结果进行对比。由此验证了:在梁—板混合有限元模型中,跨中板单元区域的长度取5倍以上梁高时,桥梁高频振动和结构噪声仿真值均能取得良好的精度,计算效率可提高70%左右。桥梁振动和结构噪声的峰值频率范围为40 Hz~80 Hz,在梁侧传播时具有一定的指向性。采用梁—板混合单元模型计算得到30 m范围内的结构噪声与全板单元模型计算结果基本一致,但在30 m范围外,前者的计算值要比后者小2 d B(Lin)左右。因而,梁—板混合单元模型可有助于提高桥梁车致振动和噪声分析的效率。     

腹板参数对槽形梁结构噪声影响分析

为分析腹板参数对槽形梁结构噪声的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立轨道交通槽形梁的有限元模型和边界元模型,采用有限元法和间接边界元法计算分析列车荷载作用下的槽形梁结构噪声特性,最后又分析腹板厚度和腹板半径对槽形梁结构噪声的影响。分析结果表明:轨道交通槽形梁结构噪声的峰值频率在31.5 Hz至80 Hz之间;增加腹板厚度会增大近场点的最大线性声压级,但对远场点的噪声具有一定的降噪作用;增大腹板半径对近场点的结构噪声影响较小,但却会增大远场点的结构噪声。这可为轨道交通槽形梁的结构声学优化提供一定的理论参考。     

共振速度下轨道交通槽形梁结构瞬态噪声分析

为了进一步研究不同列车速度下的桥梁结构噪声问题,基于有限元-瞬态边界元理论,针对轨道交通30 m简支槽形梁,分析在共振、消振速度下桥梁的振动响应及结构声辐射特性。首先,建立槽形梁振动辐射瞬态噪声的有限元/边界元模型;然后,对简支梁在移动列车荷载下诱发的振动进行分析,得到列车荷载通过桥梁时的共振和消振速度;最终,结合声辐射理论,采用瞬态边界元法研究分析不同列车速度引起的桥梁瞬态噪声声场特性。研究结果表明:列车速度的变化引起桥梁结构的位移幅值出现波动性变化;桥梁结构的振动加速度幅值随着速度的增大而不断增大;桥梁结构辐射噪声的变化趋势与结构的振动加速度变化趋势有一定的相关性;当列车以共振速度通过简支桥梁时,结构动力响应值及辐射噪声值有放大趋势,在附近出现峰值;列车共振速度对桥梁结构的远声场瞬态噪声影响效果较为显著;应有针对性地控制列车速度以改善桥梁结构噪声。     

多跨简支梁桥低频噪声预测及空间分布研究

现有的桥梁噪声预测方法大多仅考虑一跨桥梁的噪声辐射而忽略了相邻跨桥梁的影响。提出了预测多跨桥梁低频噪声的方法:首先,通过车辆-轨道-桥梁动力相互作用分析计算了列车通过多跨桥时的桥梁响应;然后,采用2.5维边界元方法获得多跨桥梁的声模态传递向量;最后结合桥梁动力响应和声模态传递向量求得多跨桥梁的总辐射噪声。以某轨道交通U梁为研究对象,对比了采用多跨桥梁模型、单跨桥梁模型的计算声压结果的异同,并与实测值进行比较,明确了在预测远场噪声时必须采用多跨桥梁计算模型。研究表明,多跨桥梁的辐射噪声沿桥梁纵向分布较为均匀,在现场实测时可选取任意横断面位置进行噪声测试。     

微型电动轿车驾驶室内的低频噪声分析

摘 要： 针对某微型电动轿车驾驶室内低频噪声问题,采用有限元法计算轿车声腔声学模态,并通过模态叠加法预测驾驶室内的声学响应频响函数。进行整车的振动噪声试验,得出驾驶室内的噪声及主要测点的振动瀑布图,一定程度上佐证仿真的结果。为降低噪声辐射面板振动,运用边界元法计算车身主要板件对驾驶室内声压测点的声学贡献度,提出在板件表面粘贴阻尼片的方法,并用声固耦合方法对粘贴阻尼片后驾驶员耳边声压级进行计算,计算结果表明改进后驾驶室内噪声得到显著降低。     

城市高架轨道箱梁振动特性数值分析与实测

由高架箱梁振动产生的桥梁结构噪声是高架线路辐射噪声的重要组成部分。从理论与现场实测两方面研究列车通过时高架轨道箱梁的振动特性。首先利用有限元法建立城市轨道交通高架简支箱梁的三维振动分析模型,分别计算列车以速度为60 km/h、80 km/h、100 km/h和120 km/h通过时,高架轨道箱梁结构的动力响应。将理论模型的计算结果与实测结果进行对比,发现理论模型计算结果和试验分析结果在20 Hz至400 Hz基本上保持一致,最大误差为9.6 d B,说明计算模型满足一定的精度要求。理论模型时域分析的结果表明:同一辆列车经过时各测点振幅值随车速的提高而增大;不同类型列车以相同速度通过时,由于车辆-轨道的耦合作用,列车对轨道和桥梁的冲击作用不同。模态分析结果表明,固有频率高于10 Hz时箱梁振动模态开始呈现截面变形,且随着频率增加,箱梁结构振动形式逐渐表现为构件的弯曲振动。频域分析结果表明,钢轨、轨道板、桥面板、翼缘、腹板和梁底板的振动水平分别为140 d B至160 d B、110 d B至120 d B、110 d B至120 d B、115 d B至130 d B、110 d B至125 d B和105 d B至115 d B,振动幅值随车速的提高而增大。     

地铁齿轮箱振动与噪声计算分析

运用结构有限元法和声学有限元法，对地铁某型号齿轮箱振动与噪声问题进行计算分析。建立齿轮箱三维有限元模型，采用结构有限元法计算齿轮箱模态频率和振动响应。建立齿轮箱外声场三维有限元模型，导入齿轮箱振动响应结果作为声学边界条件，并采用无限有限元法计算了辐射声压级。