振动谱与ODS分析在内燃机车降噪研究中的应用

为解决某地铁调度用的内燃机车司机室噪声过大的问题,设计噪声与振动测试系统进行研究。通过振动谱与工作变形分析(operational deflection shape,ODS)技术定位到司机室结构噪声重要声源,并结合声频谱筛选出空气噪声能量聚集的重要频带。试验结果表明,对结构噪声的改造使司机室在发动机转速2 100 r/min时噪声平均下降4 dB(A),联合空气声改造后司机室综合降噪效果为10.5 dB(A)。结构噪声改造后的降噪效果证实用振动分析来确定结构噪声源的可靠性,在此基础上辅以空气声降噪可以达到良好的综合降噪效果。现场测试中应用该降噪思路以较少的分析时间和成本,带来较好降噪效果。     

不同阻尼形式对车轮振动声辐射特性的影响

轮轨噪声是列车主要噪声源之一,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的重要组成部分。施加阻尼措施能够有效地降低车轮的振动及声辐射。根据轮轨滚动噪声理论,采用有限元-边界元方法,建立标准车轮以及对应阻尼车轮有限元、边界元模型,以等效轮轨粗糙度作用力为激励,研究施加喷涂阻尼和约束阻尼后车轮振动声辐射特性,调查了不同厚度（1 mm ～5 mm）阻尼对车轮减振降噪效果的影响。数值计算结果表明：在轮轨等效粗糙度名义滚动圆接触点径向激励下,采用喷涂式阻尼处理,当材料厚度为2 mm时,降噪效果达到最佳,与标准车轮相比降低2 dB(A)。采用层状约束型阻尼处理,约束层固定为1 mm时,当阻尼层为2 mm,降噪效果最好,与标准车轮相比降低3 dB(A)。     

车轮降噪效果评价中衰减时间取值与适用性分析

衰减时间t0是轨道车辆车轮声辐射水平及降噪效果评价中的关键参数之一,t0的取值在车轮噪声领域并没有形成统一的规范。以某地铁阻尼环车轮为例,研究t0取值对车轮声辐射水平及降噪效果评价结果的影响,并进行适用性分析。结果表明：t0的不同取值会影响车轮声辐射的评价结果,t0取值越短,车轮声辐射评价值随t0的变化其波动越大,车轮在低频的降噪效果达到稳定值所需要的时间t0比在高频更长;t0取值较短时,车轮降噪效果评价值更贴近其实际使用效果,t0取值较长时,能够兼顾峰值及衰减,并涵盖声衰减周期内的大部分能量,从而更加全面地评估车轮地声辐射水平。研究结果明确了衰减时间对车轮降噪效果评价结果的影响规律及取值适用范围,具有工程参考和指导意义。     

列车车轮动力吸振器减振降噪性能研究

轮轨噪声是列车主要噪声源,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的重要组成部分。降低车轮振动声辐射是控制轮轨噪声的有效方法之一。通过在车轮辐板位置安装动力吸振器,以吸收主振动系统的能量,达到减振降噪的目的。利用有限元—边界元方法,研究动力吸振器主要参数,包括质量比、阻尼损耗因子、结构形式、动力吸振器数量对车轮降噪效果的影响。研究表明三自由度动力吸振器加入适当阻尼可降低振动声辐射6 d B(A)。     

喷涂阻尼厚度对车轮振动声辐射的影响

在列车车轮表面喷涂阻尼材料可以降低车轮振动声辐射,通过试验调查喷涂阻尼厚度对其减振降噪性能的影响。在半消声室进行对比试验,测试了斜曲型辐板车轮在无阻尼、喷涂1 mm和2 mm情况下的振动声辐射,和双S型辐板车轮在无阻尼、喷涂1 mm和4 mm阻尼下的声辐射。测试结果表明：对于斜曲型辐板车轮,2 mm阻尼层对车轮的减振区域和减振量均优于1 mm阻尼层,在径向和轴向激励下,1mm阻尼层降噪量分别为2.0 dB(A)和1.0 dB(A);对于双S型辐板车轮,在径向和轴向激励下,1 mm阻尼层降噪量分别为1.9 dB(A)和1.1 dB(A)。对于这两种辐板形式车轮,阻尼层增厚,降噪效果均增加。对于斜曲型车轮,在径向激励下阻尼具有更好的降噪效果,对于双S型车轮,在径向激励和轴向激励下阻尼降噪效果近似相同。     

双嵌入式环形阻尼车轮声振特性

对地铁车轮内、外侧安装阻尼环后,借助有限元方法对标准车轮进行模态分析,并和试验结果进行对比。通过半消声室内落球撞击试验,研究嵌入式环形阻尼车轮的振动声辐射特性。研究表明,阻尼环几乎不改变车轮的模态特征,对其模态阻尼有较大的影响;径向激励下自由悬挂状态的阻尼环车轮降噪效果为13.6 d B(A),轴向激励下,降噪效果为10.4 d B(A)。     

运行状态下弹性车轮降噪特性试验分析

通过对运行状态下装有降噪弹性车轮的100%低地板车和装有普通钢轮的B型地铁的车轮近场噪声试验分析,得到实际运行状态下降噪弹性车轮的频谱特性,也获得降噪弹性车轮(下称弹性车轮)相对于普通钢轮的降噪特性的差别。研究结果表明,与普通钢轮相比,弹性车轮的近场声辐射较小。当车速为60 km/h时,车轮内侧距离车轮30 cm处实测噪声水平测试结果分析表明,同一位置弹性车轮近场声辐射比普通钢轮降低2.4 d BA。在该位置,弹性车轮在较宽的频域范围内有较好的降噪效果,但是在低频和1 000 Hz~1 600 Hz频率区段内降噪较薄弱,这主要是由弹性车轮自身的固有振动特性造成的。相关分析结果可为弹性车轮进一步降低噪声提供参考。     

基于颗粒阻尼的车轮声辐射特性分析

针对列车运行时由于轮轨的不平顺造成的车轮振动以及由振动产生辐射噪声的不足,本文利用颗粒阻尼附加质量小和宽频减振效果好的优点,在车轮踏面上设计了颗粒阻尼振动器来衰减和抑制车轮振动和辐射噪声,同时研究了两种不同激励载荷条件下的车轮声辐射特性。试验结果表明：相比于空轮以及空心阻尼环,颗粒阻尼器在宽频带内具有优良的振动抑制和降噪效果,其中在轴向和径向激励载荷下,安装颗粒阻尼器可以使车轮的振动大幅衰减,其中最大减振可达39dB,而噪声最大降噪为14.68dBA     

基于颗粒阻尼的车轮声辐射特性分析

针对列车运行时由于轮轨的不平顺造成的车轮振动以及由振动产生辐射噪声的问题,利用颗粒阻尼附加质量小和宽频减振效果好的优点,在车轮踏面上设计颗粒阻尼振动器来衰减和抑制车轮振动和辐射噪声,同时研究两种不同激励载荷作用下的车轮声辐射特性。试验结果表明:相比于空轮以及空心阻尼环,颗粒阻尼器在宽频带内具有优良的振动抑制和降噪效果,在轴向和径向激励载荷作用下,安装颗粒阻尼器可以使车轮的振动大幅衰减,最大减振幅值可达39 dB,最大降噪幅值为14.68 dB(A)。     

动力吸振器对有轨电车弹性车轮的减振降噪影响分析

为了评价有轨电车弹性车轮动力吸振器的减振降噪效果,通过实验室测试方法对动力吸振器进行振动噪声测试,并结合理论和仿真来分析其降噪特性。首先,在半消声室分别测试弹性车轮在有无动力吸振器情况下的振动声辐射,测试结果表明：动力吸振器对弹性车轮轴向振动有明显的抑制作用。径向激励下,动力吸振器的降噪量为0.6 dB(A),轴向激励下,动力吸振器的降噪量为2.6 dB(A)。进而,基于动力吸振原理探究动力吸振器的降噪性能,并结合测试图纸建立动力吸振器有限元模型,分析表明：动力吸振器在车轮固有频率2 066 Hz、2 245 Hz和3 837 Hz处降噪效果较好,原因是降噪频率差值在2 %以内,调谐频率和理论最优频率相吻合。动力吸振器在车轮固有频率899 Hz处降噪效果较差,其降噪频率差值为6.26 %,由于调谐减振频率偏离最优同调条件,导致降噪性能的恶化。     

耦合共振型进气消声器声学特性分析

为了拓宽消声频带、提高消声量,克服传统串并联腔体结构安装空间大等缺点,研究了一种新型耦合共振型进气消声器．利用一维平面波理论探究了Helmholtz消声器的消声机理;为准确模拟消声器突变结构处的高阶次声波,建立了并联共振腔结构和新型结构Helmholtz消声器的声学有限元计算模型;计算、分析、比较了各结构的消声特性,重点研究了新型结构尺寸参数对其共振频率与传递损失的影响．计算结果表明：由于腔体间空气耦合共振作用,两腔耦合共振型Helmholtz消声器具有3个共振频率;两共振腔连接管的长度与直径是影响该结构消声性能的关键尺寸,减小连接管长度或者增大直径都可以拓宽消声器的消声频带,提高消声性能．这将为主动、被动耦合共振型进气消声器的设计提供重要参考．     

某四驱车传动系扭转振动试验分析

引入了一种新的扭转振动测试模块，详细说明了运用这一模块结合传统的试验仪器进行扭转振动的测试方法。然后以某四驱车型的低速振动噪声问题为实例，并通过试验数据对比，并验证了这一测试模块及方法的可行性。     

圆柱形声学共鸣腔特征长度的精密计量

声学共鸣腔特征长度是声学法测量玻尔兹曼常数的一个重要参数,其测量不确定度的量值直接影响着玻尔兹曼常数k的不确定度大小。介绍了研制的高精度圆柱形声学共鸣腔特征长度测量系统,阐述了其中的关键技术,实现了对测量结果进行环境参数的实时修正。测试数据表明,该测量系统对圆柱形声学共鸣腔特征长度的测量不确定度为0.60μm,3次测量标准差为0.20μm。     

穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构的设计及性能研究

用于消减宽频带低频噪声的消声器的结构尺寸较大,且消声性能较差.因此,利用穿孔管的宽带消声特性和膜结构对低频噪声良好的消声性能,设计了穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构.分析了消声结构的消声机理,仿真分析了消声结构参数对消声性能的影响.结果表明:主管道内声波与消声结构谐振系统的耦合强度越大,薄膜的振动越剧烈,反射回上游管道...     

离心式压缩机噪声源定位分析及降噪方法

针对制氧厂离心式压缩机的噪声问题,联合频谱分析、声成像分析和模态分析三种方法,定位离心式压缩机的主要噪声源。以离心式压缩机机组为研究对象,通过Norsonic150声振测试频谱分析,发现离心式压缩机噪声呈宽频带特性,以2.5 kHz为中心频率的排气管口噪声声压级最高,可达100.80 dB,进气管口与排气管口的噪声频率特性有一致性。结合主要部件的基频分析,发现噪声峰值频率1190.26 Hz、2380.43 Hz产生于离心式压缩机叶轮的基频及倍频;利用Norsonic848声成像分析,发现离心式压缩机排气管口产生的噪声最大,进气管口次之,这与声振测试频谱分析的结果一致;通过LMS声学软件对离心式压缩机机组箱、壳体进行模态分析,发现齿轮箱为低频特性噪声的激励源。根据离心式压缩机的噪声特性和吸隔、消声的基本理论,设计吸隔型隔声罩与阻抗复合式消声器相结合的降噪方法,可为离心式压缩机的噪声控制提供参考。     

旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计与试验研究

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件,其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性,基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型,并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后,针对频率方程进行编程求解,并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后,加工制作了纵向谐振砂轮变幅器,并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验,分析了其谐振特性。试验结果表明,所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致,其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%,符合旋转超声内圆磨削的要求,验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。     

组合声源测试消声器传递损失的噪声信号修正方法

针对某些传递损失较大的消声器,现有白噪声测试设备的单一噪声源发生器无法满足消声量的测试需求。通过采用低频和中频两种声源发生器,利用过渡管道与测试管道垂直连接的方式,实现了两种声源组合发声对消声器声学性能的测试。为了解决过渡管道与组合声源系统连接处声阻抗变化,导致输出的噪声信号频谱特性随机波动的问题,提出了一种噪声信号的修正方法。该方法基于四传感器法测量过渡管道声阻抗,根据过渡管道传递矩阵,以随机白噪声为激励源输出的管口噪声作为输出声压信号,得到组合声源系统的输入声压信号,实现了对组合声源系统声音信号的补偿。实验结果表明,与传统均衡器调节方法相比,该方法能够在较宽的测试频率范围内输出平稳的声压信号;其次,利用修正前后的声学信号对扩张腔的传递损失进行测量,修正后得到的测试曲线与理论值吻合度较高,证明了该方法的可行性。     

直升机舱室声学超材料壁板的低频隔声性能分析

在直升机飞行过程中,旋翼、尾桨等噪声源在舱室内产生强烈的低频噪声,严重影响直升机的驾乘舒适性,长时间的噪声暴露会危及驾驶安全。直升机舱室常用的夹层壁板结构可有效隔绝中、高频噪声,但其低频隔声性能一般较弱。为有效降低直升机舱室内低频噪声,将局域共振型声学超材料与舱室夹层壁板结合,建立直升机舱室声学超材料壁板模型,采用有限元法分析平面波入射激励下声学超材料壁板的低频隔声性能,并探索局域振子质量、层间结构对隔声性能的影响规律。结果表明:相比敷设阻尼材料、布置动力吸振器等传统舱内降噪方法,声学超材料壁板能有效隔离低频噪声,形成380 Hz~620 Hz的宽低频带隙。增加局域振子质量可有效拓宽带隙宽度并增强带隙内声透射损失,增加纵向加强筋数目可增强结构整体刚度,使振动衰减。声学超材料内饰的引入可为解决直升机舱室低频噪声问题提供技术路线。     

砂轮机隔振与办公楼的降噪

针对砂轮机运转所带来的办公楼噪声严重的问题，应用振动测试分析方法，找到了砂轮机未正确采取隔振措施是引起办公楼内严重噪声的主要原因。根据隔振理论和实际情况，选择了合适的隔振垫并进行了合理的安装。测试和实际感受表明，取得了良好的减振降噪效果，成为工程降噪的一个成功实例。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。