车体铝合金型材断面的声学优化

摘要

随着高速列车的飞速发展，列车的运营速度不断提高，目前中国国产列车“和谐号CRH380A”的铁路运营试验最高速度已经达到了486.1km/h。随着列车速度的大幅提高，列车轻量化和噪声控制成为了制约高铁发展的一个重要环节。当前，为达到列车轻量化目的，列车车体主要采用中空挤压铝型材，因此对中空挤压铝型材车体的噪声研究具有十分重要的意义。
　　本课题以中国某型号动车组车体板材（包括地板、侧墙板、顶板）为研究对象，首先利用CATIA建立参数化模型，进而生成相应的板材有限元模型，然后利用LMS virtual.Lab进行声学隔声仿真。通过现有板材的隔声测试实验结果和对现有板材的隔声仿真结果对比，验证模型的有效性和隔声仿真的真实性。
　　再通过单因素分析，研究当车体板材的某个因素变化时，板材隔声量的变化趋势。一方面考虑车体板材单因素变化对隔声性能的影响，一方面考虑车体安装的实际情况和车体板材加工厂的实际加工工艺的限制，此外还要初步考虑车体板材刚度的影响，找出隔声性能较好的参数的板材，利用LMS virtual.Lab进行优化仿真，找出隔声量最大的板材对应的参数。
　　找出最优解以后，对所得的最优板进行刚度校核，通过最优板和原始板的对比，确保最优板的刚度比原始板有所提高，从而验证所得最优板的可用性。进行刚度校核以后，画出车体板材的CAD工程图，等待后续加工厂进行实体板材制造和板材实际隔声测试的最终验证。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

2 隔声与声辐射理论

2．1 隔声理论

2．1．1 隔声性能评价

2．1．2 单层匀质墙的隔声

2．2 声学有限元理论

3 参数化建模

3．1 车体板材的参数化建模

3．1，1 分析实物特征，提取特征参数

3．1．2 用户定义参数和公式

3．1．3 实体参数化模型的建立

3．2 利用Hypermesh划分网格，建立有限元模型

3．3 小结

4 基于virtual．Lab的声学仿真与隔声测试

4．1 LMS Virtual．Lab软件介绍

4．2 基于LMS Virtual．Lab的隔声仿真

4．3 隔声试验测试

4．4 仿真值与测量值对比分析

4．5 小结

5 板材影响因素变化对隔声量的影响研究

5．1 总厚度变化影响分析

5．2 筋板厚变化影响分析

5．3 筋板角度变化影响分析

5．4 上板厚变化影响分析

5．5 板总厚度变化对模态的影响研究

5．6 综合因素变化对隔声量变化规律研究与应用

5．7 小结

6 板材的仿真优化与隔声性能评价

6．1 DOE技术理论介绍

6．2 基于virtual．Lab的声学仿真与优化

6．2．1 地板初始优化板厚度优化仿真

6．2．2 侧墙初始优化板厚度优化仿真

6．2．3 顶板隔声性能提高方案研究

6．3 小结

7 基于板材第一阶固有频率的刚度校核

7．1 第一阶固有频率的仿真与实测实验

7．1．1 车体地板第一阶固有频率测试

7．1．2 车体地板模态分析

7．1．3 小结

7．2 最优板的刚度校核

7．3 小结

8 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集