高速列车车体板件声学性能分析及数据库的建立

摘要

众多研究已经表明，高速列车的车内噪声主要由两部分组成:一是车体板件在外部激励作用下产生振动而辐射出来的噪声，二是车厢外部噪声经车体板件透射进入车内的噪声。因此，高速列车车体板件的声辐射效率和隔声性能是影响车内噪声的重要指标。车体板件主要包括地板、侧墙复合板、顶板、车窗和车门等。因为它们所处的外部声学环境不同，所以针对它们的降噪措施和降噪要求也不尽相同。
　　我国的高速铁路经过多年快速的发展，在行驶里程和技术集成等方面已经达到世界领先的水平。但是，目前对于车内噪声控制的主要手段仍然是靠列车制造完成后的实验改进，而缺乏设计阶段的分析预测能力。设计人员唯有通过多轮重复的“试验测试—结构改进”逐步改善车内噪声。这种方法不仅延长了列车的设计开发周期，而且还极大地消耗了人力、物力和财力。为此，在车辆开发初期，如果能使用有效的方法对车体部件进行噪声预测，可以大大提高设计开发效率和降低生产成本，进而提高市场竞争力。本文在前人的基础上，结合试验和仿真技术对我国高速列车目前使用的多种车体板件进行了声学性能分析和优化。首先，通过试验对高速列车车体板件的隔声量、声辐射效率和阻尼损耗因子等参数进行测试和分析，之后，以试验为基础，建立车体板件的AML模型来模拟实际的隔声性能。最后，将仿真和试验隔声性能进行对比，验证仿真模型的可靠性，并以仿真模型为基础，对各车体板件从结构改进和材料属性两方面进行声学优化，获得最优的车体板件结构。
　　根据车体板件振声性能试验和仿真分析研究产生的大量数据，本文建立了高速列车车体板件振声性能数据库。将所有高速列车车体板件与振动噪声相关的数据集成到数据库中，不仅可以实现对相关数据方便快捷的查找，而且可以对各种不同车体板件的振声性能进行纵向与横向的对比分析，为高速列车车厢的设计及其声学优化提供重要的参考依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 噪声危害

1．1．2 高速列车噪声源

1．1．3 噪声控制

1．2 阻尼损耗因子测试方法的研究

1．3 声辐射效率的研究现状

1．3．1 声辐射效率测试方法研究

1．3．2 声辐射效率理论研究

1．3．3 声辐射效率的仿真研究

1．4 构件隔声性能的研究现状

1．4．1 隔声性能的试验测试方法研究

1．4．2 隔声性能的理论研究

1．4．3 构件隔声性能的数值计算研究

1．5 本文研究内容

2 高速列车车体板件阻尼性能测试

2．1 阻尼损耗因子测试原理

2．2 测试过程

2．3 测试结果及讨论

2．3．1 木板的阻尼损耗因子

2．3．2 侧墙复合板的阻尼损耗因子

2．3．3 铝型材的阻尼损耗因子

2．4 本章小结

3 高速列车车体板件声辐射效率试验研究

3．1 测试原理

3．2 测试标准

3．2．1 测试环境的要求

3．2．2 测试设备的要求

3．2．3 测试试件的安装

3．3 测试设备

3．3．1 扩散声场

3．3．2 激励声源

3．3．3 声学和振动设备

3．4 测试过程

3．4．1 传统方法测试过程

3．4．2 分离单元法测试过程

3．5 板件固定

3．6 测试板件的特征

3．7 测试结果

3．7．1 木质板件的声辐射效率测试结果

3．7．2 侧墙复合板的声辐射效率测试结果

3．7．3 玻璃组件的声辐射效率测试结果

3．7．4 铝型材板件的声辐射效率测试结果

3．7．5 穿孔板的声辐射效率测试结果

3．8 本章小结

4 高速列车车体板件隔声性能试验研究

4．1 测试原理

4．2 测试标准

4．3 测试设备

4．4 测试过程

4．5 板件固定

4．6 测试板件的特征

4．7 测试结果

4．7．1 扩散声场的声学特性

4．7．2 木质板件的隔声量测试结果

4．7．3 侧墙复合板的隔声量测试结果

4．7．4 玻璃组件的隔声量测试结果

4．7．5 铝型材板件的隔声量测试结果

4．7．6 穿孔板的隔声量测试结果

4．7．7 镁合金板的隔声量测试结果

4．8 本章小结

5 高速列车车体板件隔声性能仿真和试验对比

5．1 结构声学频段的划分

5．2 声学预测方法的理论

5．2．1 结构——声耦合法

5．2．2 FE-SEA混合法

5．3 高速列车车体板件隔声量仿真计算

5．3．1 木质板件的隔声量仿真计算和对LV,

5．3．2 侧墙复合板的隔声量仿真计算和对比

5．3．3 玻璃组件的隔声量仿真计算和对比

5．3．4 镁合金板的隔声量仿真计算和对比

5．4 本章小结

6 高速列车车体板件声学性能的优化分析

6．1 木质板件声学性能的优化

6．1．1 普通地板声学性能的优化

6．1．2 静音地板声学性能的优化

6．1．3 玻璃车窗声学性能的优化

6．1．4 玻璃间壁声学性能的优化

6．1．5 镁合金板声学性能的优化

6．2 本章小结

6．2．1 普通地板声学性能优化小结

6．2．3 玻璃车窗声学性能优化小结

6．2．4 玻璃间壁声学性能优化小结

6．2．5 镁合金板声学性能优化小结

7 高速列车车体板件数据库的建立

7．1 建立数据库方法的介绍

7．2 数据库草图的设计

7．3 建立初始数据库

7．4 优化设计数据库

7．5 本章小结

8 全文总结

8．1 研究成果和结论

8．2 研究展望

参考文献

作者简介

教育经历

攻读硕士期间发表的论文

攻读硕士期间参与的重大项目