温度对敷有阻尼层的铝型材声学性能的影响

为了研究温度变化对敷有黏弹性阻尼层的高速列车车体铝型材结构声学性能的影响,建立高速列车车体铝型材隔声和振动声辐射计算模型,其中100 Hz~500 Hz中低频段采用混合有限元-统计能量分析法(FE-SEA),630Hz以上高频段采用统计能量分析法(SEA)。基于试验测试数据,考虑黏弹性材料温变特性对其杨氏模量和阻尼损耗因子的影响。通过数值模型,研究不同温度条件下铝型材隔声量及振动声辐射性能的变化,分析温度对敷有阻尼层的铝型材声学性能的影响。结果显示:温度的影响主要集中在共振区及1 600 Hz以上的高频段。阻尼层在10℃~50℃环境中,即处于黏流态时对铝型材声学性能的优化作用较好,但在10℃以下环境中敷设阻尼层的降噪效果将有所减弱。     

基于FE-SEA混合法的铝型材振动声辐射特性预测

基于FE-SEA混合法建立高速列车车体铝型材振动声辐射预测模型,并与FE-BEM模型的预测结果进行对比分析,验证模型的有效性,进而运用该模型分析黏弹性阻尼减振降噪技术对于抑制铝型材振动声辐射的效果。结果表明:在型材顶板、底板以及型材内表面敷设黏弹性阻尼可明显抑制500 Hz以上中高频频段的振动声辐射。在型材表面敷设黏弹性阻尼时,型材声辐射效率变化不大,型材振动被抑制导致其向半空间辐射声功率降低。对比顶板和型材内表面阻尼敷设形式,在型材底板敷设阻尼具有较高的经济性,更加有利于实现车体的轻量化设计。相关结果可为高速列车车体铝型材的减振降噪设计提供理论参考。     

中空挤压铝型材振动声辐射特性

随着高速列车车体结构轻量化的发展,中空挤压铝型材结构的车体在高速列车上得到广泛应用,而车体的振动声辐射是高速列车车内噪声的主要来源之一。基于FE-SEA混合法和统计能量分析（SEA）分别建立了高速列车车体铝型材振动声辐射的中频和高频预测模型,计算了在粉红噪声谱激励下和实测轮轨激励下铝型材辐射至半空间的声功率,探索了铝型材几何特征因素和不同速度实测轮轨激励对振动声辐射特性的影响。计算结果表明,在粉红噪声谱激励下,下板对铝型材振动声辐射影响最大,与参考铝型材相比相差大于1 dB。铝型材在实测轮轨激励下,辐射声功率的主要贡献频段为400 Hz～1 600 Hz,速度增大加剧了铝型材在400 Hz以上中高频频段的振动声辐射。相关计算结果将为高速列车车体铝型材的设计提供理论参考。     

车辆型材结构的隔声性能优化研究

高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内噪声也变得越来越困难。车厢内的噪声不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的主要型材结构为双层且带有加筋夹层的铝合金板,对该结构的隔声性能进行优化,以求达到提高车厢整体的隔声性能,降低车厢内噪声的目的。根据典型车体型材结构建立三维几何模型,通过声学有限元方法分析其隔声量。以型材的隔声量作为评价其隔声性能的主要参数,基于列车噪声的特点将声辐射的频率范围限定为100 Hz～2 500 Hz,并且重点关注100 Hz～1 000 Hz频率范围内的隔声量。分析型材结构的尺寸,包括面板厚度、面板间距离、加筋粗细、加筋与面板间角度等对结构隔声量的影响。研究结果发现仅依靠改变尺寸结构对型材隔声量的优化是十分有限的,并且会极大影响结构的面密度或刚度,因此基于优化的型材结构,对蜂窝-型材结构进行声学有限元分析,结果显示优化后的蜂窝-型材结构具有更优异的隔声性能。研究成果可以为实际应用中对于车体型材结构的设计或隔声性能优化提供参考。     

车内噪声FE-SEA混合建模及分析方法

对二子系统的互易关系进行了阐述,并通过模态方法别对二子系统的互易关系进行了介绍,并介绍了两个面连接子系统的耦合关系,最后给出了混合FE-SEA的系统方程。建立了轿车FE-SEA混合模型,对FE车身的辐射效率进行了计算,通过试验对动力总成悬置激励和车身悬置激励进行了测量,在消声室内对发动机舱声辐射激励进行了测量,建立了CFD风洞仿真模型,并对车外风激励进行了计算,同时通过施加激励后的混合FE-SEA模型对车内噪声进行了预测,并与试验结果进行了对比,并对误差产生的原因进行了分析,对比分析结果表明,二者有着较好的一致性,预测绝对误差小于2.5 dB(A),计算精度满足工程要求,混合FE-SEA建模方法是一种有效的车内中频噪声预测方法。     

汽车车身钣金加强肋隔声性能实测与计算分析

研究了汽车车身钣金加强肋隔声性能实测与计算分析,利用SEA方法和FE-SEA方法建立薄板隔声量计算模型,并与测试值进行对比验证。以车身钣金加强肋高度、宽度、加强肋开孔及钣金加强肋布置密度等因素为变量,设计并制造出不同方案的车身钣金加强肋,然后在混响室-全消室中测试了不同方案钣金加强肋隔声量。试验结果表明,钣金加强肋宽度增加,隔声量在全频段上增大;在钣金加强肋上开孔,隔声量下降;钣金加强肋布置密度增大,隔声曲线峰值、谷值增多。基于试验与计算对比结果,对汽车车身钣金加强肋隔声量计算影响因素进行了分析。     

基于试验模态的高速列车车体结构动力学模型修正研究

精确的有限元模型对于结构动态响应预测以及动态设计至关重要。利用模态试验数据,针对高速列车结构特点与动力学特性,深入分析设计空间方法选择、修正参数选择、响应面拟合和参数修正等关键问题,运用动力修正相关理论提出适合高速列车的基于试验模态车体动力学有限元模型修正方法。并运用该方法,采用模态试验数据修正高速列车车体结构的模态分析模型,频率的计算结果与试验结果的最大误差为-0.260 9%。研究验证基于模态试验数据高速列车车体动力学有限元模型的响应面修正方法的有效性。     

汽车前围声学包中频插入损失仿真计算

基于混合FE-SEA法,对汽车前围声学包成型件中频插入损失进行仿真计算。根据厚度分布云图将声学包成型件按三种不同的方式(粗划分、中划分、细划分)进行区域划分;结合试验与仿真方法获取与声学包声学性能相关的材料物理参数(孔隙率、流阻、弯曲度、黏性特征长度、热力特征长度等);根据声学包成型件的三种区域划分方式建立三种前围声学包的混合FE-SEA模型,并通过对仿真结果与试验结果进行对比确定最优划分方式以及此方式的混合模型在中频的有效频率区间。结果表明,此混合模型的仿真结果与试验结果在200 Hz~630 Hz频段内具有较好的一致性。     

高速列车车体结构振动和车内声学特性分析

为了研究高速载客列车车体结构振动及车内声学特性，建立高速列车有限元模型，对全车体进行模态分析和轨道谱响应分析，并基于声与结构耦合对车体内腔进行声学模态分析。车体前200阶固有模态频率跨度为0.62～100.27 Hz，前6阶0.62～1.51 Hz为车身整体相对于转向架的低频振动，其余各阶为车身结构的弹性振动。当施加我国200 km/h等级提速线路通用轨道谱激励时，体振动在0～2.00 Hz的低频有较大响应。车体内腔前200阶声学模态频率跨度为0～126.66 Hz，在20～100 Hz之间模态比较密集。     

城轨列车车辆空气传播噪声预测模型

为缩短城轨列车车辆这样大型复杂结构早期的声学结构设计周期,建立了城轨列车车辆室内噪声和车外噪声通用的理论计算模型;提出了室外声源声功率级转换到室内声源声功率级的等效计算方法;针对城轨列车车体常用的中空铝型材双层结构的隔声量进行了理论推导,并分析了表面粘附辅助材料后组合隔声结构的隔声量;根据计算模型对某城轨列车的噪声进行了预测,计算结果与测试结果虽存在一定的偏差,但仍在可接受范围之内。预测模型能为新车型研发和老车型的声学结构改进快速提供设计依据。     

基于二维等效FE-SEA混合方法的复合材料层合板传声损失分析

为研究湍流脉动噪声激励下复合材料层合板的传声特性,首先基于一般层合板理论将复合材料层合板等效为单层各向异性板,进而采用FE-SEA混合方法研究其传声损失。同时开展复合材料层合板传声损失试验,并将FE-SEA结果和统计能量法(SEA)结果以及实验值进行对比分析。研究结果表明:FE-SEA结果和实验值整体上分布趋势一致,而且误差也相对较小,其中3 000 Hz～10 000 Hz误差在2 dB以内,但由于刚度等效导致2 000 Hz附近结果误差相对较大。相较于SEA方法, FE-SEA混合方法综合考虑了复合材料层合板边界条件和详细得几何特征,不仅可以准确地计算复合材料层合板的固有特性,而且使得传声损失结果在全频带内与试验值吻合得更好。因此建立的二维等效FE-SEA混合模型可以准确预示复合材料层合板在湍流脉动噪声激励下的传声损失。     

加强筋截面类型对轨道车辆板件结构隔声影响研究

针对轨道车辆轻量化设计后可能带来的隔声性能降低问题,研究不同截面加强筋铺设对板件隔声性能的改善效果。基于混合有限元-统计能量分析(Hybrid FE-SEA)方法建立轨道车辆加筋板结构隔声特性预测分析模型,系统分析T型、L型、I型和矩形加强筋截面类型对板件隔声性能的影响。研究结果表明,加筋板的刚度和1阶固有频率皆比均质板大,且随加强筋厚度的增大而增大;当加强筋厚度恒定时,T型加筋板的刚度和1阶固有频率最大,L型加筋板次之;敷设厚度15 mm的加强筋,板件的隔声性能最佳;当加强筋的质量、厚度、腹板面积及尺寸、翼板面积相等时,各类型加筋板的计权隔声量Rw差异不大;板件加筋后,刚度控制区的隔声量增幅3 dB~17 dB,1 250 Hz~4 000 Hz中高频段的隔声量增幅1 d B~6 d B。综合分析可知,以计权隔声量为评价标准时,在加强筋质量、腹板面积、翼板面积及尺寸相等时,敷设厚度15 mm加强筋,板件的隔声性能最佳,Rw较均质板可提高1.4 dB~1.5 dB,而加强筋厚度恒定时,T型和L型加筋板的刚度又最佳。相关研究成果可为轨道车辆板件结构加筋优化提供设计参考。     

机械激励下的板件声学包装中频段插入损失研究

提出了一种混合FE-SEA模型用于预测机械激励下声学包装的中频段插入损失,与验证试验进行对比,其准确性得到了验证。基于此模型,通过改变两种典型的声学包装的设计参数,得到了其插入损失随设计参数变化的规律,即决定插入损失峰谷值频率特性的敏感要素是对整体模态特性影响最大的参数;最后给出结论,当机械激励下的结构声传播为主要传播路径时,板件应选择覆盖层为均匀质量层的声学包装     

FE-SEA方法在平台支持船噪声预报中的应用

平台支持船由于作业需要通常配备有动力定位系统,其在侧推工况下舱室噪声超标较为严重。针对这个问题采用计算流体力学(CFD)方法,得到侧推螺旋桨作用在导管上的脉动压力,并将时域计算结果转换成噪声计算的激励条件。采用有限元(FE)与统计能量分析(SEA)混合方法建立船体中频段FE-SEA耦合模型并建立船体高频段SEA模型,对某65 m AHTS船侧推工况下全频段(63 Hz~8000 Hz)舱室噪声进行预报,分析该船噪声分布规律及主要影响因素。并建立起全船的SEA模型,在中频段对比SEA与FE-SEA两种方法得到的舱室声压级频谱曲线,验证了使用混合模型的必要性。     

隔声材料排布顺序对复合板材隔声特性的影响

对高速列车平顶组合结构进行隔声测试,调换其中2块隔声垫的前后位置后,平顶组合结构隔声特性发生显著改变。针对这一问题,基于统计能量法探究双层隔声复合板材中材料排布顺序对于整体结构隔声特性的影响规律,分析该现象产生的原因;接着,进一步利用基于统计能量法的隔声预测模型对三层隔声复合板材中材料排布顺序对整体隔声特性的影响进行延伸探究。结果表明:对于双层复合结构,当两种隔声材料的种类一定时,将隔声量较大的材料置于近声源端,将隔声量较小的置于远声源端,对整体结构隔声量的提升最显著,主要提升低频隔声量;对于三层复合结构,情况较为复杂,其中,将隔声量最大的材料置于近声源端,将隔声量次大的材料置于远声源端,将隔声量最小的材料置于中间时,对整体结构隔声量的提升最显著,且同时提升低频和中频隔声量。研究内容对于工程中复合材料隔声性能的进一步改善有借鉴意义。     

含阻振质量基座的舱室声振特性FE-SEA法分析

基于波动理论分析实心阻振质量阻抑振动波传递特性,根据阻抗失配与波动形式转换原理,设计矩形空心与实心阻振质量回路结构并引入到主机基座周围。以模态密度为划分子结构依据,将整船结构划分为FE子结构和SEA子结构。采用FE-SEA混合法对模型的舱室声振特性进行预测,与实验值进行对比,验证仿真结果的有效性。与原始结构进行对比,分析阻振质量对基座结构振动波阻抑特性。结果表明:布置矩形阻振质量回路后,含有空心阻振质量结构的舱室较原始基座结构和实心阻振结构有较好的减振降噪效果,尤其在中频段减振降噪效果明显优于低频段降噪效果。     

基于统计能量法的单双层玻璃窗隔声量分析

根据统计能量法（SEA）的基本原理,给出相关参数、运动方程以及功率平衡方程的表达式。进而在等厚度的单、双层玻璃窗隔声模型中,采用SEA对其隔声性能进行分析。结果表明：在125 Hz～4 000 Hz频率范围内,单、双层玻璃窗模型的预报隔声量与实测数据的误差分别在3 dB和7 dB以内（临界频率除外）,边框有吸声处理的双层玻璃窗较单层玻璃窗的平均隔声量高13 dB左右;在500 Hz～4 000 Hz范围内,空气层的厚度每增加50 mm,双层玻璃的隔声量相应提高1 dB。