径向激励下辐板型式对车轮振动声辐射影响仿真和试验研究

在半消声室内通过试验手段开展不同车轮辐板型式对车轮声辐射影响的试验研究,同时建立车轮有限元模型,基于Lanzos算法对其进行模态分析,结合仿真计算的模态振型和试验结果,对比分析3种辐板型式地铁车轮振动声辐射特性,获得精确的指向性测试结果并近似给出相应的经验公式。结果表明,通过仿真计算和试验得到的固有频率相差很小,通过有限元计算对车轮进行模态分析能够保证足够的精确度。径向激励下,车轮辐板型式改变,其固有频率、模态振型以及指向性均发生改变;斜曲型辐板和双S型辐板车轮的振动声辐射水平相当,双S型辐板车轮的声辐射水平比斜曲型辐板车轮的略大,而直型辐板车轮的振动声辐射水平最低,其总辐射声能量级比斜曲型辐板车轮和双S型辐板车轮分别小5.2 dB和6.5 dB。相关试验结果可为城市轨道交通低噪声车轮的设计和选型提供参考,也可以验证其他文献中数值仿真计算的正确性。     

考虑磨耗及不等厚辐板的轨道车轮振动声辐射特性

为了降低轨道车轮振动的声辐射,以双S型辐板车轮为研究对象,建立了反映磨耗及不等厚辐板的9种城市轨道车轮三维有限元模型,分别获得了车轮在各阶振动模态下的固有频率及结构振型,对比分析了不同车轮的声功率级响应曲线,从而得到车轮在不同磨耗条件及不等厚特征情况下的声辐射水平。研究结果表明：与初始现役车轮相比,辐板上部不等厚车轮在峰值声功率级上降低了13.82 dBA;随着踏面磨耗加深,车轮的噪声逐渐增大;辐板上部不等厚车轮在不同磨耗下的最大声功率级均小于初始现役车轮。     

辐板屏蔽式阻尼车轮振动声辐射特性试验研究

轮轨噪声是轨道交通噪声的主要组成部分,车轮振动声辐射是轮轨噪声主要声源之一,因此,低噪声车轮的研究是降低轨道交通噪声的研究重点。以国内现有某直型辐板地铁车轮为基体,设计并安装一种新型辐板屏蔽式阻尼装置,针对该阻尼车轮,在半消声室内进行试验研究。试验中采用力锤及落球两种激励方式,分析辐板屏蔽式阻尼车轮振动声辐射特性。研究结果表明,该新型阻尼车轮的模态阻尼比显著提高,对于800 Hz以上各阶模态阻尼比均提高一个数量级;阻尼车轮在整个频域范围(0～6 400 Hz),振动频响函数幅值明显低于标准车轮,尤其在中高频区域;阻尼车轮在径向和轴向激励条件下的总辐射声能量级分别降低12.4～13.5 dB和12.4～14.7 dB。在车轮辐射噪声显著频带内,双侧阻尼车轮辐射声能量降低15 dB左右。     

不同轮轨粗糙度激励下辐板安装式刹车盘对地铁车轮声辐射特性的影响

研究在不同轮轨联合粗糙度激励下,辐板安装式刹车盘对地铁车轮声辐射特性的影响.在数值计算中,首先根据地铁车轮的实际尺寸建立其三维实体有限元模型,基于分块兰索斯法计算其固有频率特性,基于模态叠加法计算车轮有无辐板安装式刹车盘时在轮轨名义接触点处四种典型轮轨联合粗糙度激励下的动态响应.然后由其振动结果,生成声学网格的速度边界条件,利用声学边界元法计算车轮的声辐射特征.讨论并比较在各种不同轮轨联合粗糙度激励下,在车轮显著共振峰处,辐板安装式刹车盘对车轮辐板轴向振动和车轮辐射声功率的影响.并结合辐射声场云图、声辐射指向性图,讨论辐板安装式刹车盘对车轮轴向辐射声场指向性的影响.结果表明,原车轮声辐射主要来自车轮辐板轴向贡献;在不同轮轨联合粗糙度激励下,刹车盘均能很好地抑制辐板的轴向振动并起到辐板声屏障的作用,从而对车轮的直线滚动噪声有良好的抑制作用.     

铁路客车车轮振动与声辐射特性分析

车轮是铁路客车上重要的声辐射部件。客车运行时,轮轨表面粗糙度使车轮产生振动及辐射噪声。利用有限元软件ABAQUS建立车轮的有限元模型,并计算0~10000 Hz内车轮的固有模态及振型。在车轮名义接触点施加单位力,采用模态叠加法,对车轮的频率响应函数进行分析。将车轮的频率响应作为边界条件,利用直接边界元法对其进行声辐射特性分析。     

振动体声学灵敏度分析的边界元法

振动结构关于设计变量的声学灵敏度分析可以为机械系统的低噪声设计提供量化依据,为结构的优化设计提供方向。采用边界元法,推导了辐射声压关于频率、表面振速等设计变量的声学灵敏度公式。在对系数矩阵求导时,没有采用传统的有限差分法,而是直接求导,并利用不连续单元替换点法处理边界元法中的奇异积分问题。将数值解与理论值比较,证明了计算公式的准确性和有效性。该灵敏度计算方法为机械系统的低噪声设计打下了基础。     

考虑不同辐板的城市轨道车轮热力耦合特性研究

以城市轨道交通车轮为研究对象,建立了三种典型辐板型式(直辐板、单S型辐板和双S型辐板)的轨道车轮模型,研究了轨道车轮结构载荷和热载荷的计算方法,重点比较了这三种辐板型式轨道车轮在不同磨耗下的热力耦合特性,获得了热力耦合条件下的不同辐板类型轨道车轮的耦合应力特性,利用Goodman疲劳极限图对三种辐板型式轨道车轮疲劳强度校核。结果表明:三种辐板型式的轨道车轮均满足疲劳强度要求;双S型辐板车轮较直辐板车轮和单S型辐板车轮在耦合场中具有较好的抗疲劳性。     

城市轨道交通车轮振动声辐射特性

轮轨噪声是城市轨道交通噪声的主要组成部分,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的主要声源之一。目前使用的城市轨道交通车轮有多种型式,系统性地比较各种车轮的振动声辐射特性,研究不同参数对车轮振动声辐射的影响。通过数值方法,对五种城市轨道交通车轮的辐射声功率,进行详细比较分析。结果表明,在轮轨等效粗糙度名义滚动圆接触点径向激励下,适当增大辐板厚度和减小车轮的直径,对降低车轮振动声辐射均有积极作用;斜曲型辐板和双S型辐板车轮的振动声辐射水平相当,而直型辐板车轮的振动声辐射水平最低,相比其他两种类型辐板车轮,其总辐射声功率级小8 dB左右。相关计算结果将为城市轨道交通低噪声车轮的设计和选型提供理论参考。     

管道系统振动声辐射的数值计算方法

基于管道振动的模态分析及谐响应分析,计算管道的声辐射效率,建立结构体振动与其辐射噪声之间的关系。文中首先建立管道的圆柱壳模型,进行管道结构动力学分析,采用有限元方法获得结构表面振动速度;然后根据结构声辐射理论,并且采用边界元法离散积分方程,通过建立管道的声场模型,得到管道结构在谐波激励下的声辐射效率,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,本文所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

阻尼敷设车轮声辐射特性分析

目前在铁路噪声领域的研究中,采用阻尼材料对车轮进行表面处理的方法是一种较为合理的降噪措施,但是阻尼装置往往因为体积、稳定性和安装难度等问题难以应用于实际工作。采用在车轮表面进行阻尼材料贴附的方式相对安装阻尼装置具有更实际的研究意义。这里针对城市列车915mmS型辐板标准车轮,在其辐板表面执行一种轻型的阻尼表面处理方式,并设计全敷设和环形敷设阻尼材料两种敷设方案。通过有限元软件仿真计算,分析在中低频率段,阻尼处理前后车轮的固有频率及声辐射数值特性,对比分析这两种处理方式对于车轮各模态处声辐射特性的影响,提出可靠性更佳的敷设方案。     

弹性边界对高速列车车窗声辐射特性的影响研究

为研究高速列车车窗在点激励下的声辐射特性,基于Hamilton原理和声学Rayleigh积分建立了弹性边界条件下车窗的有限元-边界元耦合模型,模型中将弹性边界简化为沿车窗四周连续分布的平动弹簧和转动弹簧.利用矩形板在经典边界条件下的模态分析结果、无限大板的声辐射验证了模型的正确性.基于验证后的模型,分析了边界支撑刚度对车窗声辐射的影响,研究了车窗声辐射随边界阻尼的变化规律.研究结果表明,边界平动刚度对车窗声辐射的影响较转动刚度显著;当平动刚度小于1×103 N/m时,车窗的声辐射与无限大板的结果相似;当平动刚度在1×103～1×106 N/m间变化时,声辐射出现明显峰值,且随刚度迅速变化,这些峰值由车窗的模态引起;当平动刚度大于1×106 N/m时,车窗的声辐射随刚度趋于稳定;提高边界阻尼有助于降低车窗在辐射峰值附近的声辐射水平,但作用有限,其中,由复平动刚度产生的边界阻尼比复转动刚度产生的边界阻尼对车窗声辐射的影响大.     

近场结构声辐射模态分析

为减小由瑞利积分计算结构声辐射功率的复杂性及结构振动模态声辐射耦合对辐射效率的影响,提出以有限离散思想为基础的结构近场声辐射模态分析方法,该方法对结构辐射表面进行离散化,利用叠加原理建立近场声辐射模态模型和辐射声功率的计算公式。以简支板为例,利用有限元和边界元法对近场结构声辐射进行仿真分析,计算了结构声辐射模态,辐射效率,声功率及场点声压等声场特性参数,并讨论了不同力作用位置对结构声辐射的影响,得到了简支板结构在简谐激励力作用下的近场声辐射特性。该分析对复杂结构声的近场声辐射仿真计算和主动控制有重要指导意义。     

振动采油声辐射器辐射板的动力学分析

为了使因各种杂质堵塞而产量下降甚至停产的油井恢复产油,设计了新型井下振动设备,通过井下振动设备产生的振动作用于油层,提高原油采收率。通过对振动辐射板的分析,建立了辐射板振动模型,计算了辐射板横向挠曲线,从梁的受迫振动微分方程出发,推导预弯曲辐射板瞬态振动的挠曲线以及其在轴向激励力下的振动稳定性,最后通过ANSYS验证其挠曲线精确性以及生成辐射板挠曲线图。研究表明:通过仿真验证轴向激励力下辐射板横向稳定振形曲线为正弦线,获得的辐射板横向挠曲线可以为辐射板的优化设计提供参考。当轴向激励力频率小于横向固有频率时,此时不稳定区域狭窄,横向振动易于稳定。通过参激不稳定性区域与辐射板设计参数之间的关系,通过变化轴向激励力和辐射板的环境参数,使辐射板处在振动稳定区域,避免辐射板发生参激共振。     

齿轮圆板振动声辐射特性研究

应用厚壁板理论,建立了齿轮的弹性体力学模型,进行了弹性动力学分析,推导了弹性体振动模态参数和声学模态参数之间的定量关系,从而得到了齿轮结构振动声幅射特性参数,并用实验数据进行了验证,为齿轮圆板振动声辐射计算奠定了基础。     

粘贴吸声材料的结构表面声辐射数值仿真

在结构外表面敷盖吸声材料是空气或水下航行器的减振降噪的关键技术之一。本文从 Helmholtz波动方程出发 ,导出了考虑结构表面有声阻抗材料时的边界元方程形式。在此基础上 ,利用 Visual C++语言编写了复杂边界的振动结构辐射噪声的边界元程序 ,并比较了某一振动壳体当外表面分别为硬边界和吸声材料时的计算结果     

基于SYSNOISE管道声辐射仿真分析及研究

利用有限元分析软件ANSYS,对某企业输气管道系统振动剧烈、噪声污染严重等问题进行了模拟仿真分析.通过建立管道网格模型,并进行谐响应分析,获取了管道表面速度边界条件,然后由边界元方法计算得到了管道的声辐射,为管道降噪改造提供了理论依据.计算分析结果表明,本文所建立的振动和声辐射模型及算法有效,有助于该类问题的解决.     

模拟齿轮箱辐射声场的边界元分析和试验研究

在模拟齿轮箱辐射声场的分析中将全特解场边界元方法推广应用于声辐射问题的分析计算。通过模拟齿轮箱辐射声场的边界元分析和试验结果的对比,证实全特解场边界元方法应用于结构声辐射问题的分析计算同样是非常有效的。     

行车速度对高速列车车轮振动声辐射特性的影响

列车车轮的振动是轮轨噪声声源的一个重要的组成部分.利用有限元与边界元相结合的方法,着重研究列车速度变化对车轮的振动-声辐射特性的影响,计算模型中考虑轮轨间的垂向相互作用,并考虑轮轨接触斑的滤波作用.根据车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,采用分块Lanczos法求解车轮的固有频率振型,然后采用模态叠加法计算单个车轮结构在垂向不平顺激励下的动态响应,将车轮表面的速度处理成声学边界元模型的输入条件,计算车轮的滚动辐射噪声.数值计算中,研究车轮的不同部位(踏面、辐板和轮辋)在声辐射中所占的比重,以及不同的列车速度对车轮振动声辐射特性的影响.数值仿真计算为高速列车的轮轨降噪措施的制定提供一定的参考.     

旋转对阻尼车轮降噪效果的影响分析

轮轨噪声是铁路噪声的主要组成部分,而车轮辐射噪声是轮轨噪声的重要来源.因此,开发低噪声车轮是降低铁路噪声的重点之一.以我国某直辐板高速列车车轮为基体,设计9种阻尼车轮,利用2.5维有限元法和2.5维声学边界元法考虑车轮旋转对包括标准车轮在内的共10种车轮进行振动声辐射计算.研究结果表明,在径向轮轨力激励下,考虑车轮旋转...     

驾驶室结构振动及其声固耦合噪声响应分析

利用有限元分析软件ANSYS和声学分析软件SYSNO ISE对卡车驾驶室的振动与内部声场耦合做了数值计算分析研究。介绍了振动频响分析方法,动力学计算与声学边界元模型耦合的具体步骤。通过计算分析,分别研究了驾驶室结构的声固耦合模型与非耦合模型对室内声场的影响,从而找出在不同的壁板厚度条件下,声固耦合作用对室内噪声的影响,以及驾驶室内声场的变化规律。