交通荷载引起的钢箱梁桥振动辐射瞬态噪声评估

交通荷载引起的桥梁振动辐射低频噪声严重危害居民的身体健康和生存环境,正确把握桥梁振动噪声辐射机理和准确预测声压水平,对评价及降低环境噪声污染具有重要现实意义.结合车桥耦合振动理论和声传播理论,建立了桥梁振动辐射瞬态噪声的有限元-边界元混合求解体系.结合一座三跨钢连续梁桥,对交通荷载作用下桥梁振动产生的瞬态噪声声场特性进行了实验分析和数值模拟.分析结果表明,该方法能够同时反映声场在时域和频域的分布规律,可全面评估车桥振动辐射噪声的声压水平和声场特性,并具有较好的精度.算例中的下承式钢箱梁桥由于桥面板刚度小,声辐射面大,在车辆荷载作用下辐射噪声水平较高,噪声主要由桥面板振动引起.车辆入桥及出桥时的冲击作用只影响桥梁支座附近的声场.桥面附近等高线形状基本为圆弧形,桥面中心线附近的声压大于横断面两侧.     

桥梁交通振动辐射的低频噪声声场分布研究

交通荷载引起的桥梁振动辐射低频噪声为环境噪声污染的重要来源,分析该低频噪声声场分布特性对评价环境噪声污染程度提供重要依据。结合车桥耦合振动理论和声传播理论,建立了车桥耦合振动辐射低频噪声问题的边界元法求解体系,结合一座钢桥面板连续梁桥,对交通荷载作用下桥梁振动产生的低频噪声声场进行了实验分析和数值模拟,并考察了地面的声反射作用对桥梁附近声场分布和声压水平的影响。分析结果表明,边界元方法用于评价车桥振动辐射低频噪声问题具有较好的适用性和较高的精度,并且能够很好地反映声场在空间的分布规律。算例中的钢桥面板梁桥在车辆荷载作用下由振动引起的低频噪声声压水平与测点距离桥面的距离相关,桥面下方和上方的声压分布规律及水平相似。地面声反射对桥面附近声场的影响显著,考虑地面声反射时,地面与桥面间的距离是影响声压水平的重要因素。     

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。     

低压母线系统振动与声辐射特性分析

采用有限元与边界元法,以某型号母线桥为例,对低压大电流母线设备正常运行中噪声偏大的问题进行研究。建立母线桥有限元结构分析及边界元声学分析的三维模型。在求解系统固有频率及振型的基础上,应用有限元法完成了母线桥结构振动响应的数值计算。然后,将母线桥外表面的节点振动位移作为声学边界条件,采用边界元法计算了母线桥的辐射噪声特性,得到母线桥辐射声场的分布规律,确定系统中主要振源和声源的部位。根据分析结果提出了结构改进方法,计算和实验结果表明该方法控制噪声的可行性和有效性。     

高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析

利用Simpack软件建立高速列车-轨道耦合动力学模型,计算在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力,以此作为载荷边界条件施加到高架箱梁结构的有限元模型。计算了高架箱梁表面的振动响应,并利用箱梁结构振动响应作为声学边界条件。进而又采用间接边界元法对其进行声辐射分析。研究结果表明,利用板壳单元,采用有限元—边界元方法能够有效计算混凝土简支箱梁结构的振动噪声,主要集中在0~200Hz的低频段,峰值主要出现在中心频率16Hz、25Hz与80 Hz~100Hz;横向声场的声压级随着距离的增加而减小,频率越低越明显;垂向声场的声压级整体上随离地面距离的增加而增大,其中远场区域的声压级在低于31.5Hz的频段内变化不大,在80 Hz~100Hz频段内箱梁结构对其附近及上方区域的结构噪声大于其它区域,尤其是箱梁正上方。     

成都地铁诱发室内结构噪声实测与分析

建筑物室内结构噪声是地铁运营期的主要环境问题之一。采用多通道噪声振动实时采集分析系统,对成都地铁1号线临近的某住宅建筑进行室内噪声和楼板振动速度测试和分析。结果表明,室内噪声具有低频特征,特征频率为63 Hz,结构噪声是由地铁运行所导致的建筑物振动引起的;室内结构噪声声压级与楼板中央振动速度级存在近似线性关系即L_(p,i)=L_(Vmid,i)-(22.1±1.5);对照JGJ/T 170—2009室内二次辐射噪声限值和GB/T 50355—2018住宅建筑室内结构噪声限值可知,所测建筑物内由地铁列车运行导致的室内二次辐射噪声问题突出,特别是1/3倍频程63 Hz等效声级超标明显。     

立式水泵泵体辐射噪声计算研究

针对水泵的空间噪声,在结构有限元分析的基础上,提出了一种计算水泵在流体脉动压力下辐射声场的方法.考虑流体诱导产生的脉动压力,通过有限元分析计算出泵体表面的振动速度分布,采用直接边界元的方法,计算空间的辐射噪声.这种计算方法可以用来预估水泵的空间辐射噪声声场,具有一定的工程意义.     

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。     

斜筒式滚筒洗衣机工作变形与低频噪声分析

利用工作变形分析技术,研究了某款斜筒式滚筒洗衣机脱水工作过程低频段(7-600Hz)的振动变形,结合噪声量测分析手段,对振动和低频噪声的关联特性进行初步探讨。结果表明,脱水工作过程中电机、滚筒等部件的运动不平衡力及电机的电磁激振力是整机振动主要原因;低频噪声主要由洗衣机结构对电机激励的振动响应所致,两侧壁辐射的噪声明显高于前后方向。低频噪声的控制可以通过改变结构的振动响应特性实现。     

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。     

基于INM模型的天津机场飞机噪声污染预测与防治研究

随着我国航空运输业的不断发展,飞机噪声污染问题已经成为限制民航发展的主要问题之一。调查统计了天津机场2018 年实际航空业务量和规划航空业务量,利用INM模型计算飞机噪声并绘制等值线图,根据计算结果分析飞机噪声对周边环境的污染情况。计算结果表明,受航空业务量增加和第三跑道建设的影响,天津机场周边受飞机噪声影响的面积和人数显著增加。结合国际民航组织（ICAO）针对飞机噪声控制提出的“平衡做法”,研究天津机场可以采用的噪声污染防治措施,主要包括减少噪声源、土地使用的合理规划和管理、采用减噪飞行程序。     

支座刚度对高铁箱梁结构声辐射影响分析

随着箱梁结构在高速铁路中的广泛应用,其引起的结构振动和噪声问题日益受到关注。本文以京沪高速铁路32m简支箱梁为研究对象,首先建立高架轨道箱梁结构声学计算模型,该模型利用一1/10缩尺模型的仿真与实测结果验证,再通过建立高速列车-轨道耦合动力学模型计算作用箱梁结构上的作用力,并以此作为荷载边界条件施加于箱梁有限元模型上,计算箱梁结构的振动响应。最后,将箱梁结构振动响应作为声学边界条件,采用间接边界元法分析支座刚度对箱梁结构声辐射衰减规律的影响。研究结果表明：在3种不同刚度支座条件下,梁体声功率辐射影响主要集中在1～48Hz,支座刚度越大,声功率辐射值及峰值越小。箱梁最大声压级主要集中在1～20Hz;各场点声压级变化与声功率变化趋势较为接近;三种支座在相同场点的声压级变化趋势较为接近,但支座刚度越大,声压级越小;在同一场点,支座刚度越大,声压级峰值越小。在48～100Hz内,支座刚度值对梁体的声功率辐射及场点声压级大小影响不大。     

基于快速多极子边界元法的齿轮箱声场分析

齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边界元方法,并运用该方法计算了齿轮箱在特定频率下的场点声压以及辐射声场。通过对比商用软件的分析结果,验证了所提快速边界元方法的准确性。此外,运用多核并行计算方法,对计算量较大的扫频分析进行加速计算,最终快速、准确地获取了齿轮箱辐射声场的扫频结果。     

高铁高架车站候车环境噪声的数值预测

结合某实际高铁高架车站候车厅,分别建立候车厅的有限元、边界元模型与统计能量法模型,采用直接边界元法计算20～200 Hz范围内的低频噪声,用统计能量法计算200～2 000 Hz范围内的高频噪声。计算结果通过实测结果进行验证,结果表明模型能够较准确地预测出候车厅内的噪声水平。进一步对候车厅各部分进行声学板块贡献度分析以及声腔子系统的声学贡献度分析,结果表明候车厅建筑顶棚对于候车厅内噪声的贡献水平最大,为候车厅的降噪提供指导。     

蛋形仿生耐压壳水下声辐射特性研究

以直径2 m、工作水深4 km的钛合金球壳为对象,通过Narushin (N-R)方程描述鹅蛋、鸡蛋、鸵鸟蛋的形状函数,采用等容积、等最大应力水平的方法设计了仿生耐压壳体,通过有限元方法分析各壳体在空气中和水中的模态特性,最后利用三维水弹性方法计算蛋形仿生耐压壳体的远场声辐射。计算结果表明,在500 Hz以下频段,蛋形壳在尖端和钝端激励时引起的声辐射要优于球壳,其中鹅蛋型曲线的耐压壳体具有较优的辐射噪声特性。在500 Hz以上频段,球壳的辐射噪声远低于蛋形壳。激励位置对蛋形耐压壳体声辐射影响明显,分析结果可为低噪声水下仿生耐压壳结构设计应用提供有效参考。     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

温度对高速列车层合板振动声辐射的影响

我国高速铁路线路分布十分广阔,季节更替明显,温度变化显著,而温度变化将对高速列车层合板的振动声辐射产生影响。针对这一问题,基于混合有限元-边界元方法,建立温度场下的高速列车层合板振动声辐射预测模型,分析温度变化对高速列车层合板振动声辐射的影响规律。结果表明:随着温度升高,层合板各阶固有频率逐渐降低。在不考虑温度对阻尼特性影响的情况下,温度对230 Hz~340 Hz范围内的振动和声功率级影响显著,随着温度升高,振动位移和声功率级逐渐增大。当温度从-50°C升高到50°C时,该频率范围内的声功率级峰值增大11 d B,即每增加10°C,该显著峰值声功率级增大约1.1 d B。该温度范围内的层合板声功率级总值随着温度的增大呈非线性增长,从-50°C升高到50°C时,声功率级总值增大约4 d B。相关结论可为在考虑温度影响条件下的车体低噪声设计提供参考。     

道路交通噪声中单车辐射噪声测量及分析

以道路通行的单个车辆为研究对象,导出半自由场单车点声源的噪声辐射模型,应用噪声测量分析手段,结合相应的声学评价量,对实际道路条件下单车辐射噪声的声级大小、时域信号、频谱、声学品质等特性进行探讨和研究。结果表明,随车辆与测点距离的变化,单车辐射声的声级呈现先增大后减小的非线性变化规律;其高频声压级随距离增加而衰减;与小车相比,中车和重车辐射噪声中的低频成份比例大,声级值高;小车辐射声响度在低频125Hz和高频1kHz频段的贡献量较大,重车则体现为低频段（250~500 Hz）贡献量大,而高频段的贡献量不明显。     

急救车车厢内部噪声仿真分析与优化

基于多体系统动力学理论、有限元和边界元方法,使用多种仿真软件建立车身结构有限元模型、整车刚柔耦合系统模型和车厢声学边界元模型,对路面不平度和发动机振动两种激励进行模拟,计算了这两种激励条件下20～150 Hz频率范围内车厢内各场点的A计权声压级。以降低多个场点声压级峰值为目标,综合考虑车厢壁板对各场点声压级峰值的声学贡献度大小和正负性质,对不同壁板组合进行阻尼减振降噪处理,最终确定最佳阻尼降噪方案。结果表明：场点声压级峰值的大小和频率分布与激振力能量的频率分布有关,粘贴阻尼材料在降低噪声的同时,也会改变声压级的频率分布。降噪措施能普遍降低车厢内乘员耳旁的声压级。     

成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析

以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验,实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压,并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声,并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时,轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz,竖向振动加速度峰值小于规范限值;办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz,振级接近80 dB;站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz,办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值;桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz,是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因;站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。