铝合金地铁车内低频结构噪声特性预测

针对轨道不平顺引起地铁车辆车体壁板振动产生的车内低频结构噪声问题,建立了铝合金地铁车辆车体结构有限元模型、车内声场边界元模型和车辆轨道耦合模型,进行了动力学分析,得到轨道随机不平顺激励下,车体所受激励载荷并施加于车体结构的有限元模型,在ANSYS软件中进行了车体结构谐响应分析,得到车体振动响应.将得到的车体振动响应作为边界条件传递给车内声场边界元模型,在SYSNOISE软件中计算了频率0～200 Hz范围内车内不同位置的低频结构噪声分布特性.结果表明:车内最大声压级超过75 dB;车体结构特点以及激励载荷情况直接影响车内结构噪声特性;减少轮轨激励载荷或优化车体结构,均可降低车内结构噪声.     

高速列车车内噪声预测及分析

以高速列车为研究对象,利用有限元法建立其车身结构和车室空腔模型,并建立车室声固耦合模型,计算出考虑声固耦合时车身模态与相应的结构模态,经分析得出:车室声腔对车身的作用不能忽略。为了了解高速列车的车内噪声情况,在高速列车上进行了现场噪声测试,得出车体振动主要引发车内中低频段噪声。另外,在考虑车身内饰和座椅吸声性能情况下,对车内噪声进行仿真和计算,获得了车内噪声的声场分布情况,从而可以指导高速列车车体结构的低噪声设计,节约产品研发时间及成本。     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

基于SAEF方法计算高铁车内全频噪声

提出了统计声学能量流(statistical acoustic energy flow,SAEF)方法,将不同物理场的激励耦合后加载到高铁SAEF模型上,计算车外激励与车内声场及车内声腔之间的声能流动,可分析车内全频噪声.首先,采用刚性多体动力学、快速多极边界元和大涡模拟提取了350,km/h下的轮轨力/二系悬挂力、轮轨噪声和空气动力噪声,并且这些激励通过了参考文献试验的验证.其次,搭建了车厢有限元模型,基于多点激励-多点响应技术验证了车厢仿真模态,证明了整体的车厢及区域的铝型材-内饰组合板的精度,间接保证了基于模态特性的组合板隔声量的准确度.最后,搭建了SAEF模型,加载耦合激励并定义组合板隔声性能后,计算了350,km/h下、0~4,000,Hz内的车内噪声.对比车内中心声腔的仿真与试验声压级,结果显示两者的变化趋势基本一致,声压级总值相差2.6,d B(A),符合工程要求,验证了SAEF方法应用于高铁车内全频噪声研究的可行性.     

不同线路条件及运行速度下高速列车振动性能分析

高速列车的振动特性直接影响旅客乘坐的舒适性和列车运行的安全性.为了分析不同线路条件和运行速度对高速列车振动特性的影响,建立了车辆-轨道耦合系统模型,并以德国高速轨道谱和我国干线轨道谱产生的轨道随机不平顺作为耦合系统的激励,通过Newmark数值积分和Matlab仿真,计算了高速车辆在高速线路和提速干线条件下车体、构架、轮对等车辆各部件和轨道部件的振动响应.研究结果表明,随着列车运行速度的提高,高速车辆各部件振动响应均显著增大;线路条件对高速列车轮对及轨道系统振动的影响较对车体系统振动的影响明显.     

等效约束下风激励汽车前侧窗玻璃声辐射分析

为研究风激励下汽车侧窗玻璃表面湍流压力脉动激起玻璃振动而向车内辐射噪声的问题,以某试验车左前侧窗玻璃系统为研究对象,首先基于等效原理,将车窗密封条等效成系列弹簧约束,进行离散化建模,并搭建Matlab-Abaqus联合仿真优化平台,得到最佳等效弹簧刚度,建立侧窗系统约束边界等效模型.接着利用Corcos模型计算得到侧窗表面湍流压力脉动的功率谱密度,作为侧窗等效模型的激励,应用有限元方法计算车内驾驶员人耳处的声辐射.最后应用激光测振仪,获得侧窗表面振动速度分布试验数据,利用边界元方法(半仿真)计算车内声辐射.比较两种方法的计算结果,发现200Hz以上声辐射频谱特性吻合良好,证明了利用玻璃边界等效简化模型与Corcos模型作为激励源计算侧窗玻璃振动引起的声辐射有一定程度的适用性.     

气动作用下高速列车响应特性研究

该研究的总体研究目标是弄清楚在气动作用下高速列车整车与关键零部件的动力学响应特征以及对运行速度提升后出现的新现象的规律分析与总结。前期主要研究工作是针对气动-轮轨联合作用条件下高速列车动力学响应分析建立分析方法与仿真模型,分析、整理与总结实车实测数据规律,发现新现象,为计算分析模型提供相关的验证数据与条件。后期研究主要是对分析方法与计算模型的改进、完善与检验,对出现的新现象规律进行总结。后期的4项研究内容为:(1)考虑流固耦合的列车刚体动力学分析模型研究;(2)考虑流固耦合的列车刚柔体动力学分析模型研究;(3)气动载荷作用下高速列车车体振动行为及动态响应研究;(4)关键结构疲劳可靠性分析。该研究主要阐述2013年度取得的主要研究进展与阶段性成果。针对上述研究内容,主要研究成果包括:建立了高速列车流固耦合、刚柔耦合仿真模型;建立考虑一系悬挂质量效应与车体弹性的动态响应仿真模型;提出了增量谐波平衡法与线性频响函数法相结合求解高速列车系统稳态解的方法及轨道动态不平顺模拟方法;分析了考虑轨道不平顺作用下,气动载荷对高速列车直线与曲线通过时的动力学响应的影响;获得了高速列车车体振动响应随运行速度的变化特征;对高速列车系统中的内共振现象进行解释与分析;研究了高速列车侧窗受交会压力波作用下的动态响应;分析了高速列车裙板结构在气动载荷作用下的动态响应及颤振行为。     

风电增速箱结合部刚度分析及振动噪声预估

为了研究风电增速箱的振动特性和辐射噪声,基于轴承支承刚度及齿轮副啮合刚度分析,建立了风电增速箱轴系扭转振动模型,运用Matlab求解振动微分方程,得出轴系扭振频率及对应振型;综合考虑刚度激励、误差激励及冲击激励,建立了风电增速箱动力学有限元模型,仿真得出增速箱的动态响应。以箱体表面节点振动位移为边界条件,建立了增速箱声学边界元模型,采用直接边界元法求解得到箱体表面声压及场点的辐射噪声。结果表明,风电增速箱扭振频率与激励频率及其倍频相差较大,不会出现共振现象;增速箱结构噪声和辐射噪声的峰值主要出现在高速级齿轮啮合频率的二倍频附近。     

发动机壳体辐射噪声预测

采用虚拟预测方法研究某发动机壳体的振动特性及噪声辐射特性.采用有限元法分析发动机壳体在振动加速度激励下的动态响应,得到壳体表面的振动速度频谱图,并与试验所得壳体上典型点的振动速度频谱图进行对比,仿真结果与试验结果吻合较好.将计算得到的壳体所有外表面节点的振动速度作为边界元模型的输入载荷,导入到声学仿真分析软件中,计算由壳体表面振动而辐射出的噪声,并用声强试验进行验证,对比了理论计算数据与试验数据,两者的噪声分布云图及噪声源中心点处的声强频谱图,并分析了误差产生的原因,结果表明,采用有限元法与边界元法联合求解的方法能够有效地预测出壳体辐射噪声.     

基于ATV技术的铝合金地铁车体壁板声学贡献度分析

地铁车辆车体壁板振动辐射形成车内结构噪声,直接影响旅客乘坐舒适性.分析车体壁板声学贡献度可以确定对车内噪声影响较大的壁板位置,进而针对性地修改车体壁板结构,以改善车体壁板振动特性、降低车内结构噪声.运用声传递向量(ATV)技术分析了铝合金A型地铁车辆车体壁板的声学贡献度,确定了影响车内结构噪声较大的壁板位置.