基于FE-SEA混合法的列车结构噪声预测及降噪研究

摘要

自2003年第一条高铁开通以来，我国高铁建设发展迅速，近年来，安全快捷、平稳舒适的中国高铁，为世界高速铁路商业运营树立了新的标杆。高铁在国内外之所以备受青睐，与高铁的运行速度快、舒适感强等特点相关，而为了保证这些优势，降低车内噪声等问题必须高度重视。 本文基于声固耦合理论，结合有限元法(FEM)、统计能量分析法(SEA)各自的优点，采用FE-SEA混合法建立了车体-车内声腔耦合模型。将模型分为FE、SEA子系统，避开了FEM在高频段计算量大以及SEA在低频段精度差的缺点，解决计算效率与计算精度的矛盾。本文主要开展了以下几方面的研究工作： （1）查阅大量国内外相关文献，介绍了FE-SEA混合法的基本概念与定义，简单汇总了FE子系统与SEA子系统的动力响应求解公式。 （2）运用VA one软件建立FE-SEA混合法车体结构-车内声腔的耦合模型。以带宽内的弯曲模态数进行子系统分类，通过对车体结构的模态数分析，确定200Hz为频率分割点，即小于200Hz采用FE模型，200Hz-500Hz采用FE-SEA混合模型。同时，进行了模型仿真所需要的参数，如模态密度、内损耗因子，耦合损耗因子的理论计算。 （3）运用SIMPACK软件建立列车-轨道耦合模型计算二系悬挂力，作为列车结构-声腔耦合模型的输入激励。通过对列车结构各部分振动速度级和加速度级分析，得出列车底板振动强度最大。 （4）分析了列车白车身的内部噪声，二系悬挂力对列车内部噪声在低频段内影响更加显著，并分析了列车结构各部分对车内各声腔的贡献度，得知底板振动对乘客耳部所在声腔的贡献度最大。 （5）选用玻璃棉、矿棉及毛毡分析不同多孔吸声材料对车内噪声的控制效果。并分析了不同厚度玻璃棉的降噪影响。最后，分析了微穿孔板作为吸声材料的车内噪声降噪效果。

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摘要

主要符号说明

一维梁的纵向波速；

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究方法介绍及国内外文献回顾

1.2.1 有限元法(FEM)和边界元法(BEM)

1.2.2 统计能量分析(SEA)

1.2.3 有限元-统计能量混合法(FE-SEA Hybrid Method)

1.3 主要研究内容

1.4 主要研究方法

本章小结

第二章 FE-SEA混合法简述

2.1 FE-SEA混合法的基本介绍

2.1.1 子系统

2.1.2 边界

2.1.3 连接

2.2 FE-SEA混合法理论的推导

2.2.1 FE子系统响应推导

2.2.2 SEA子系统响应推导

本章小结

第三章 列车模型

3.1 模型建立流程

3.2结构子系统建模

3.2.1 初步模型

3.2.2 子系统归类

3.2.3 0-200Hz子系统建模

3.2.4 200-500Hz子系统建模

3.2.5 模型检查

3.3 声腔子系统建模

3.4 连接的生成

3.5 模型参数的计算

3.5.1模态密度

3.5.2内损耗因子

3.5.3耦合损耗因子

本章小结

第四章 列车结构振动分析

4.1 激励计算

4.1.1 轨道不平顺

4.1.2 车轨耦合SIMPACK模型

4.2结构振动加速度级

4.3结构振动速度级

本章小结

第五章车内噪声分析

5.1白车身内部噪声

5.2车体结构声学贡献度分析

5.3多孔吸声材料对车内噪声的控制效果

5.3.1多孔吸声材料种类的影响

5.3.2玻璃棉的降噪特性

5.3.3多孔吸声材料厚度的影响

5.4微穿孔板吸声材料对车内噪声的控制效果

5.4.1微穿孔板孔径的影响

5.4.2微穿孔板穿孔率的影响

本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢