城市轨道交通槽型梁和箱梁低频声学性能比较与机理分析

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。计算比较了轨道交通槽型梁和箱梁的结构噪声特性。计算表明:(1)相比单箱单室梁,单箱双室梁的结构噪声更小;(2)箱梁的声学性能优于槽型梁;(3)箱梁声学性能优于槽型梁的重要原因在于动力荷载作用下,箱梁的顶板和底板振动反相,顶板横截面中间部分和悬臂部分振动反相。因此,作为声源,反相振动叠加后一定程度上削弱了场点的总声压。(4)考虑降低结构低频噪声,相比槽型梁,轨道交通高架结构宜选用箱梁。     

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。     

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。     

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。     

螺旋桨激励水下壳体振动噪声数值研究

为真实模拟壳体噪声的激励源特性,建立螺旋桨-轴系-壳体耦合系统有限元模型,以CFD计算得到的螺旋桨非定常载荷作为激励源,采用模态叠加法计算耦合系统强迫振动响应;分别以桨叶表面偶极子声源和耦合系统表面振速作为边界条件,采用声学直接边界元法计算螺旋桨直接辐射噪声和耦合系统振动噪声。数值计算结果表明:两种噪声的声压级都随螺旋桨转速的增加而增大,其中振动噪声增幅较小;耦合系统振动噪声声压级随轴承刚度的增加而增大;两种噪声的声压级在量级上较为接近,在频谱及声压分布上具有各自的特征,在预报耦合系统水下辐射噪声时应综合考虑两种噪声的影响。     

某地铁U型梁结构辐射噪声分析预测及其降噪研究

城市轨道交通成为人们出行的主要交通方式,轨道交通噪声产生的问题有待解决。文章以某城市地铁线路为研究对象,现场实测列车经过时产生的振动和噪声,主要分析U型梁振动产生的低频结构辐射噪声并建立声学预测模型。在分析实测数据同时对减振降噪措施效果进行了分析,由于结构辐射噪声主要在低频段,故振动分析频段为 4~200Hz,结构辐射噪声分析频段为20~200 Hz。结果表明,梁体振动与辐射噪声有很强的关联性,变化规律基本一致;安装钢轨波导消振吸声器前后,底板振级和辐射声压级都降低5~8 dB左右,有明显减振降噪作用;U型梁结构振动的辐射噪声在梁体周围的传播有很强的指向性,梁体正上方与正下方声压级最大,但腹板外侧声压级相对较小。     

软盘驱动器磁头的模态分析与结构动力修改实验研究

为解决国产微机用3 1/2″软盘驱动器的振动和噪声问题,本文对3 1/2″软盘驱动器的磁头部分作了模态分析和结构动力修改实验研究,发现磁头在一阶模态振动时发生严重的弯曲变形,并且在0—1000 Hz 频率范围内就有7个振动模态,其中,第1、第2和第4阶模态的振动能量很大,磁头的振动必然影响驱动器的工作性能,因此在驱动器设计时就必须对其振动特性有所考虑。从而进行抗振动结构设计。本文进行的模态分析,结构动力修改分析,灵敏度分析为解决软盘驱动器的振动和噪声问题,为磁头结构设计提供了部分资料。     

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。     

铁路车辆车轮高频振动2D轴对称模型计算分析

文中采用2D轴对称模型对车轮进行模态分析,以此为基础用模态迭加法计算车轮的动态响应。计算车轮动柔度代表车轮振动响应。在计算车轮动态响应时,不仅考虑了车轮的弹性模态,也考虑了车轮的刚体模态。论文深入分析了振动响应计算采用轮对和车轮模态的不同特点,在此基础上提出了改进方法。计算结果表明:包含车轴的模态和车轮的刚体模态对2000 Hz以下频段振动响应有影响。利用单个车轮和轮对的混合模态得到车轮振动响应与轮对计算结果在50-5000 Hz频率范围良好一致。     

扣件刚度与阻尼对铁路箱梁车致振动噪声的影响研究

为了探明扣件刚度和阻尼对箱梁结构噪声的影响,基于车-线-桥耦合振动理论和声学边界元理论,建立了箱梁结构噪声预测的混合有限元-边界元法,并进行现场试验验证。在此基础上,分析了扣件刚度与阻尼对32 m简支箱梁结构噪声的声场分布规律与频谱特性、轮轨相互作用力的影响规律。结果表明:混合有限元-边界元法能较好地预测箱梁结构噪声,结构噪声的峰值频段为40~80 Hz,噪声峰值频率主要受扣件刚度的影响;距地面1.2 m高,近轨侧10~40 m和40~100 m范围内的声压级衰减率为0.29 d B(Lin)/m和0.067 d B(Lin)/m;扣件刚度增加将显著降低梁侧声场的指向角,扣件刚度自10 MN/m增加到100 MN/m时,近轨侧30 m纵断面的声压级平均增加12.5 d B(Lin),结构噪声和轮轨力的峰值频率均从30 Hz同步增大到67 Hz;扣件阻尼比对梁侧声场的指向性影响较小,扣件阻尼比从0.062 5增加到0.5时,近轨侧30 m纵断面的声压级平均降低5.0 d B(Lin),结构噪声和轮轨力的峰值频率均保持不变。     

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。     

轮胎振动噪声结构传递路径分析

简要介绍结构传递路径分析的基本理论,在分析车轮激励力及其传递的基础上,建立了轮胎噪声的结构传递路径分析模型,进行了轮胎噪声的结构传递路径试验,得到车内目标点由结构传递的合成声,在300 Hz以下,合成结果与实测声压在主要峰值附近吻合很好。利用频谱贡献云图和矢量叠加图分析了各结构传递路径对车内噪声的贡献,并采用矢量叠加及数据对比的方式详细分析了25 Hz时各传递路径对目标点的声贡献,从传递路径的角度找出了对车内噪声起主导作用的环节,通过控制这些环节,可以降低由轮胎引起的车内噪声。     

城市轨道交通高架结构振动与声辐射研究

为研究城市轨道交通所引起的高架结构的振动及声辐射水平,采用有限元方法分别建立了连续梁桥的三维振动分析模型及二维声场分析模型,计算了当列车以60km/h的速度通过时桥梁的动力响应及辐射声压。通过频谱分析,声压频谱峰值除在160 Hz附近出现一个明显的峰值外,与振动频谱分布基本相同。相干性分析结果表明,连续梁桥控制90Hz以内的振动,将直接有效的控制辐射声压水平。通过改变桥梁阻尼、支座刚度、行车速度和车辆荷载等参数,计算分析了各参数对结构振动与噪声的影响程度     

基于相干分析的高铁简支箱梁结构噪声源识别方法研究

列车荷载作用下桥梁结构振动产生的低频结构噪声会给轨道交通沿线环境带来噪声污染问题,该文给出了基于相干分析的桥梁结构噪声源识别方法。首先确定了频谱分析与相干分析相结合的噪声源识别方法,介绍了频谱分析法、常相干分析、偏相干分析的方法和流程,给出了偏相干分析中最优线性条件输入模型的迭代求解,编制了相应的Matlab程序;其次针对成灌铁路一座高架桥的振动与噪声综合试验的实测数据,结合频谱分析和常相干分析方法讨论了桥梁结构振动的噪声辐射机理,通过偏相干分析对桥梁结构噪声进行了噪声源分离与识别,由重相干函数的分析可以定性得到结构噪声的影响区域。综合分析表明,相干分析结合频谱分析的噪声源识别方法可以得到结构局部振动与所辐射的结构噪声之间的相互关系,能较好地分离识别存在相干关系的各结构噪声源的独立贡献和频谱特性,可以为桥梁结构的减振降噪措施提供理论指导。     

阻尼钢轨的降噪性能试验

为研究阻尼钢轨的降噪性能,以标准钢轨和阻尼钢轨为研究对象,采用半消声室法进行室内声试验。通过对比试验,得出了标准钢轨和阻尼钢轨的时域、自功率谱和1/3倍频程曲线图。试验结果表明:阻尼钢轨产生的声压级幅值随时间迅速降低,并且在很短的时间内衰减完毕,衰减时间为标准钢轨的1/16;阻尼钢轨在1250 Hz以下频段范围内降噪效果不明显,在1250 Hz以上频段范围内,阻尼钢轨消耗了大部分能量,总噪声级有很大的降低,降噪效果显著。     

轨道交通地下站台低频结构噪声预测及其传播特性研究

该研究在对地下车站站台噪声现场试验及分析的基础上,通过对站台结构的精细化模拟,建立适用于站台结构振动辐射噪声分析的声场有限元模型,对轨道交通列车荷载作用下站台内低频结构噪声进行预测,分析了站台空间内低频结构噪声的声场分布特性,并从声模态的角度揭示了低频噪声传播机理。研究结果表明:地下站台低频噪声在50 Hz~85 Hz内存在显著峰值,主要来源于站台板的结构振动;低频结构噪声在站台不同平面位置的声压级水平表现出显著波动性,声压级大小在68.6 dB~80.4 dB,波动范围为12 dB;站台声腔敏感共振频率对低频结构噪声的影响显著,会显著放大车站低频结构噪声,改变声腔的高度可有效改善低频结构噪声对乘客的影响。     

车轨桥中高频耦合振动分析的功率流方法及模型

轮轨滚动激励引起的桥梁振动响应和输入功率是计算桥梁结构辐射噪声的重要参数。时域车轨桥耦合振动分析常用于低频振动分析,但在中高频分析时效率较低。为此,提出一种基于力法原理的频域功率流方法解决这一问题。采用无限长Euler梁或Timoshenko梁建立钢轨部件,采用无限大Kirchhoff板、Mindlin板或有限元模型建立桥梁部件,采用弹簧元件模拟钢轨与桥梁之间的连接扣件,并以弹簧力为未知量建立力法基本方程。对比计算了不同轨桥模型对U梁和箱梁桥振动功率的影响。结果表明:U梁桥面板的剪切效应对桥梁振动功率计算结果影响很大,采用传统的无限大Kirchhoff板模型将导致功率级计算误差达到15 dB,而采用Mindlin板模型可获得良好的计算精度与效率。相对于箱梁实体有限元模型而言,采用Mindlin板模型的误差仍然较大。     

MTMDs控制高速铁路简支箱梁桥车致振动噪声的研究

轨道不平顺性激励引起桥梁结构振动,进而向空间辐射噪声。为了探明多重调谐质量阻尼器（MTMDs）对桥梁结构噪声的影响,选取32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立了移动集中力-桥梁-MTMDs耦合振动模型,根据桥梁的挠曲频响函数,求取了MTMDs的最优控制参数。在此基础上,采用瞬态有限元法和声学边界元法研究了不同数量调谐质量阻尼器对桥梁的减振、降噪效果。研究结果表明：MTMDs能有效控制桥梁的最大振动响应;由于MTMDs仅对一阶竖弯频率处的结构振动控制有效,使得其对结构噪声的控制效果不甚明显,对近轨侧25 m处声场的平均降噪效果约0.5 dB。     

基于无限元的2.5维方法预测轨道交通混凝土桥梁低频噪声

提出了一种基于无限元的2.5维方法,可以快速预测桥梁结构噪声且不失精度。首先,建立沿桥梁纵向截面均匀的二维无限元模型,进行声传递向量计算。然后,联合桥梁三维模态分析结果,通过空间波数变换获得三维桥梁模型的模态声传递向量,并采用三维直接边界元的计算结果验证了所提出的2.5维方法的正确性。最后,进行车轨桥耦合振动计算,将获得的桥梁模态坐标与声模态传递向量结合起来预测桥梁振动辐射噪声。以上海某轨道交通为背景进行噪声现场测试,将现场实测结果与计算结果对比。分析表明,计算结果在近场与实测值吻合较好,但是由于忽略了相邻跨桥梁的影响,在远场数值计算结果小于实测值。     

新型组合式道床系统静动态特性试验研究

对于一种新型组合式道床试验系统的结构,进行了静动态试验,研究组合式道床系统在承受大载荷作用下,钢轨以及道床板结构受力变化规律,并将静态试验数据与理论计算结果相互对比。在负载状态下对该系统进行了动态锤击试验,验证安装谐振浮轨减振扣件及道床隔振垫组合道床系统的总体减振效果。静态力学特性数据表明：谐振浮轨扣件及道床隔振垫组合式系统理论计算与实际实验值基本一致;动态试验结果得到该组合道床系统在实验室等效轴载14 t～16 t条件下20 Hz～200 Hz频率范围,平均减振量可达到25 dB。