高速铁路无砟轨道区段轮轨滚动噪声特性分析

为了预测与控制高速铁路无砟轨道区段轮轨表面粗糙度激扰的轮轨滚动噪声,应用车辆-轨道耦合动力学理论和声辐射理论建立了轮轨滚动噪声预测模型,计算分析了无砟轨道结构对轮轨滚动噪声的影响,研究了高速车辆运行于无砟轨道时产生的轮轨滚动噪声的特性,研究结果表明,①在无砟轨道路基区段高速列车运行产生的轮轨滚动噪声中,钢轨辐射的主要是500~2 000Hz的中、高频噪声,车轮辐射的主要是1 600~4 000Hz的高频噪声,轨道板或道床板辐射的主要是125~500Hz频段的噪声;②随着车速增加,轮轨噪声辐射的最大声级相应增加;③轮轨路旁瞬时声压级以钢轨最大,轨道板最小,车轮处于两者之间;④在距线路中心线5~50m范围内,随着水平距离加倍,高速列车轮轨噪声辐射声级相应地衰减3~6dB.     

列车气动噪声源噪声贡献度研究

摘要：建立某型列车气动噪声计算模型,基于标准湍流模型和大涡模拟（LES）计算车外瞬态流场,用FW-H方程预测了列车远场气动噪声。分别计算了列车整体、车体、受电弓、转向架为噪声源时对外辐射噪声的总声压级和贡献度,并对不同噪声源产生的气动噪声频谱特性进行了分析。计算结果表明：受电弓滑板处具有最大的总声压级,其次在车头和头、尾车转向架处较大;车体和转向架对列车远场噪声贡献度较大,而受电弓对其附近区域噪声贡献度大于远场;车体和转向架噪声主频在400Hz～1250 Hz,而受电弓主频出现在500Hz,且低频噪声幅值很小。列车整体对远场的辐射噪声,与利用车体、受电弓和转向架为噪声源得到的远场噪声叠加相吻合,验证了计算的准确性,对噪声的计算研究有一定的参考价值。     

流动加油车加速行驶车外加速噪声的被动降噪改进设计

对LG5030GJY型流动加油车加速行驶车外加速噪声进行被动降噪改进设计。该流动加油车原车状态的加速行驶车外噪声为77.5dB(A),主要噪声源为发动机和排气噪声,车外加速噪声随着发动机转速的上升而加大,加速噪声最大声级频谱峰值主要集中在100～200Hz的低频段。采取在驾驶室下部及发动机周围加装ABS+2.5mm隔音毡进行降噪,在发动机和水散热器支架上安装减振垫,对发动机进行隔声减振处理。实施降噪改进措施后,该流动加油车的加速行驶车外噪声能够满足77 dB(A)标准值的要求。     

基于声压和声强法对柴油机噪声源的识别

为了研究一台4缸柴油机的主要噪声源,采用近场声压法测量了4缸柴油机气缸罩盖、燃油泵和油底壳等14个零部件近场声压级,分析了各零部件噪声对整机噪声的贡献率.应用声强扫描法对柴油机油泵侧、排气侧、风扇侧和摇臂罩盖侧进行了近场声强扫描,采集了主要噪声源近场频谱.结果表明:柴油机在标定工况运行,燃油泵齿轮啮合噪声对整机噪声贡献率为37%,油底壳表面辐射噪声占整机噪声能量的22%;燃油泵齿轮啮合噪声在630 Hz和2 000 Hz处噪声出现峰值,油底壳辐射噪声在各频率段都存在峰值;2种方法识别出的柴油机主要噪声源一致,燃油泵齿轮啮合噪声和油底壳辐射噪声是柴油机主要的噪声源,气缸罩盖辐射噪声、附件箱齿轮啮合噪声和曲轴箱辐射噪声是柴油机的次要噪声源.     

机械阻抗与微穿孔板组合结构吸声特性的研究

机械阻抗板(MIP)与微穿孔板(MPP)结合形成微穿孔板组合结构,提高了传统微穿孔板的低频吸声性能,为了获得更好的吸声效果,研究机械阻抗对组合结构吸声的影响。计算找出影响机械阻抗板吸声性能的主要因素,得到机械阻抗板的面积和质量对吸声特性的影响规律:在阻抗板材质厚度及粘弹性材料不变的情况下,增加阻抗板面积,吸声带宽变窄,共振频率向低频移动;在阻抗板材质面积及粘弹性材料不变的情况下,减小阻抗板质量,吸声带宽增加,共振频率向高频移动。在工程实际应用中要保证吸收特定频率的噪声,当阻抗板直径从100 mm增加到200 mm的时候,板厚需要从1 mm减小到0.5 mm,板的固有频率从320 Hz回到380 Hz;当阻抗板直径增加到400 mm,而板厚不能减小的情况下,需要通过提高粘弹性材料的弹性来达到应用效果。     

五台山-30拖拉机噪声控制及其消声器的设计研究

本文分析了五台山-30拖拉机的噪声源,找出了最大的噪声源——排气噪声。以内燃机排气噪声必需的消声量频率特性作为设计消声器的依据,设计了二级扩张式和穿孔板组合消声器。文中给出了多级扩张式消声器消声量实用的传递损失计算公式。试验结果表明,采用这种消声器后,拖拉机的排气噪声得到了有效控制。     

基于最大李雅普诺夫指数的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承故障后期的非线性行为以及判断故障的劣化趋势标准问题,提出了最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数判别方法。利用包络解调法对轴承原始信号进行了0~1 000,2 000~3 000及3 000~4 500 Hz分频段降噪处理,研究了不同时段轴承故障劣化程度与Lyapunov指数的关系以及信号噪声对Lyapunov指数的影响。结果表明,在0~1 000Hz频段内,轴承早期故障的Lyapunov指数为0.612,运行5个月后,Lyapunov指数增大到0.810 5,2 000~3 000 Hz及3 000~4 500 Hz频段内,Lyapunov指数也呈缓慢增大趋势,说明Lyapunov指数能够反映轴承故障劣化程度,因此可以把Lyapunov指数作为判断轴承故障严重程度的特征参量,这为轴承故障的劣化判断提供了一条有效途径。     

双层吸波蜂窝复合材料结构优化设计

为探究不同吸波特性材料之间的组合规律,以在更宽频段范围内达到最佳雷达波吸收效果,选用两种不同吸波剂浸渍的纸蜂窝结构型吸波材料板（分别命名为FW10和FW20）,以石英纤维板为外侧蒙皮,制备出一种具有较好雷达波吸收能力的复合板件,该板件可与常规壁板结合使用。采用时域有限差分法计算不同材料厚度组合下的材料雷达散射截面（RCS）值和反射率,并采用正交设计法对最优厚度组合进行进一步的探究,结果表明：复合结构的吸波效果与各层材料组合及其厚度分布有关,所得最优复合板件厚度组合方案从外向内依次为1 mm石英纤维板,15 mm FW10和15 mm FW20。最优方案复合板件在0~18 GHz频段范围内反射率低于-10 dB的吸收频段宽度为13.1 GHz,最大吸收峰可达-29.5 dB。最后进行实物测试,验证了仿真分析的有效性。     

高速列车转向架部位气动噪声数值模拟及降噪研究

基于Lighthill声学理论,采用三维、LES大涡模拟和FW-H声学模型对高速列车转向架部位气动噪声进行数值模拟,并提出降噪改进意见.研究结果表明:转向架部位气动噪声在很宽的频带内存在,无明显的主频率,是一种宽频噪声;各监测点气动噪声频谱在低频时幅值较大,随着频率的升高,幅值下降,1/3倍频程A声压级主要集中在315～1 250 Hz频率范围内;当来流速度一定时,距离气动噪声源越远,声压级幅值和总声压级越小;在列车转向架部位设置裙板后,运行速度为300 km/h时,车外声压级幅值较无裙板时有所减小,平均降幅约为8％,总声压级平均降幅1.3 dBA;适当增加裙板面积后,声压级幅值平均降幅达到12％,总声压级平均降幅2.08dBA,降噪效果较明显.     

轮轨激励下高速列车头车乘客室室内的声学响应研究

建立了某高速列车头车－轨道的耦合动力学仿真模型、车身的有限元模型、乘客室的声学边界元模型,计算出了由轨道不平顺引起的乘客室内的噪声分布状况,得出了如下结论：当列车运行速度为200km/h时,乘客室内的A声级在61.9～69.6dBA之间变化;乘客室内A声级较大的场点在40Hz、200Hz频率处的声压级较大;要降低乘客室内的噪声,必须对总声级起决定作用的频率段（40Hz、200Hz）采取措施。针对40Hz的低频噪声,最好在声学贡献最大的面板上采取阻尼降噪措施;针对200Hz的中频噪声,则宜在声学贡献最大的面板上敷设一层在该频率上吸声性能好的吸声材料。     

复合材料修复含中心裂纹铝合金薄板和厚板破坏模式研究

采用T300碳纤维增强环氧树脂复合材料补片单面修复含中心裂纹铝合金(LY12CZ)板,板厚为1.76mm和5.20mm.测试了修复试件准静态拉伸和疲劳性能,分析了修复试件的准静态和疲劳破坏模式,考察了裂纹长度对修复效果的影响.结果表明:厚度为1.76mm修复试件的拉伸破坏是由补片与铝合金板之间的胶黏剂层脱粘控制,而厚度为5.20mm修复试件是由铝合金板中的裂纹扩展控制.对于厚度为1.76mm修复试件,其准静态拉伸性能随裂纹长度增大而降低,而疲劳性能随裂纹长度增大而提高.然而,厚度为5.20mm修复试件的准静态拉伸和疲劳性能均随裂纹长度增大而降低.     

汽车用5182铝合金的温拉深成形性能

在变形温度为303～573K,拉深速度为0.1～1.5mm/s,压边力为2.0～3.5N/mm2的条件下,采用差温拉深试验,对汽车用5182铝合金板拉深成形性能进行研究。研究结果表明:5182铝合金的极限拉深比LDR并不随着变形温度的升高而单调增加,在523K时达到最大值2.5,之后随着温度的继续升高,极限拉深比反而下降;当压边力小于3.0N/mm2时,随着压边力的增加,LDR逐渐增大,但当压边力超过3.0N/mm2时,LDR迅速减小;5182铝合金板低速拉深时的成形性能(小于0.5mm/s)比快速拉深的成形性能好。     

一种有效的图像自适应滤波算法

在数字图像设备中,高斯白噪声椒盐噪声都是普通噪音源。它们在图像质量方面都有重要的影响,提出了一个以内容为基础的图像适应性滤波算法。为了达到最佳的滤波效果,这种算法能根据图像特征的各种不同片段适应性的调节滤波器的参数。实验显示这种算法能在被高斯噪声源,盐和辣椒噪声源及两种噪声源干扰的图像中得到好的效果。     

基于应变能分析的双目标白车身模态优化

建立某混合动力SUV带挡风玻璃白车身的有限元模型,分析白车身的模态特性,并通过试验模态验证其可靠性。针对未达到35Hz目标值的后部扭转模态,通过改进白车身焊点、结构、板件厚度等步骤进行优化。在板厚优化之前引入模态应变能分析法,缩减模态灵敏度分析样本,提高优化效率。最终,白车身后部扭转模态频率由34.42Hz提升至37.39Hz,而车身质量仅增加0.2%(0.75kg),在实现白车身模态优化目标的同时还尽量减少了车身增重。     

公路声屏障降噪性能数值模拟及结构优化

为提高公路声屏障的降噪性能,从声波绕射和反射两个角度考虑,通过声学有限元法(finite element method,FEM)分别探究声屏障顶端类型和表面扩散体间距、宽度以及高度对声屏障插入损失的影响,基于以上分析,提出一种适用于治理公路交通噪声的复合结构声屏障。结果表明,改变声屏障顶端和扩散体结构,对低频噪声影响较小;对于中、高频段,90°夹角的Y型声屏障降噪效果较好,在1 250～2 000 Hz频段内其插入损失较其他顶端类型可提升13 dB;当频率在1 000 Hz附近时,增加矩形扩散体的宽度、高度和间距可提高声屏障降噪效果;针对主要集中在800～1 250 Hz的公路交通噪声,设置复合结构声屏障可有效抑制声影区噪声辐射,附加扩散体后的复合声屏障与Y型声屏障相比,其插入损失最大可提高6 dB。     

RBF网络在履带车辆舱室内有源降噪的实验研究

针对履带车辆舱室内的噪声危害,讨论了有源噪声控制(ANC)问题,提出了一种基于变结构的RBF神经网络的噪声自适应控制方案,给出了滤波-X算法(即FX-RBF).通过实验研究,体现了RBF神经网络作为一种局部全连接网络,训练速度快,克服了BP网络的局部极小点问题.实验结果表明,降噪效果在100～400 Hz频段上平均降噪量达到10 dB.     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

车内稳态噪声干扰度有源增益系数提前梯度优化方法

为使用有源噪声均衡技术快速优化车内稳态噪声干扰度,分析了传统枚举方法搜索有源均衡最优增益系数向量用以优化噪声品质的特点;通过主观评价建立了车内20-500Hz频率范围内稳态噪声对于人员注意力的干扰程度的噪声品质,干扰度;建立了以20-500Hz频率范围内各个临界频带线性总声压幅值为输入的噪声干扰度反向传播(BP)神经网络客观计算模型;推导了以收敛后的BP神经网络权值表示的各个输入对于噪声干扰度的灵敏度和贡献量;推导了一个频带的有源增益系数、有源均衡前幅值频谱、参考信号,与有源均衡后频带内线性总声压幅值的关系;基于这个关系和噪声干扰度的灵敏度以及贡献量提出了搜索最优增益系数的提前梯度优化方法.使用提前梯度方法有源优化车内稳态噪声干扰度,优化过程耗时较少,主观评价试验显示,优化效果较准确,车内稳态噪声干扰度改善较显著.     

小开口声传输有源控制的次级源和误差传感策略研究

为建筑物提供自然通风和采光功能设置的开口有时成为整个结构隔声的薄弱部分.开口的有源控制一般用于低频降噪,针对4000Hz以下频段噪声,研究无限大障板上小开口有源控制及其次级源和误差传感策略.基于模态展开法建立了无限大障板上矩形开口声传输的数值模型,通过仿真比较不同初级声场条件下,不同次级源和误差传感策略对有源控制系统性能的影响.结果表明,有源控制系统的控制频率上限由开口模态对应的特征频率决定,使用合理的次级源和误差传感策略可提升有源控制的频率上限.对于厚度为31.8 cm的墙上边长为6 cm的方形开口,实验结果表明单通道控制系统和4通道控制系统分别在2750 Hz和3900 Hz以下获得10 dB以上降噪量.这一系统可应用于同时有通风和降噪要求的场合.     

基于ANSYS的铝合金厚板淬火过程热力耦合数值分析

基于ANSYS的参数化设计语言和用户界面设计语言,建立铝合金厚板淬火过程的热力耦合分析模型,实现模型的参数化和分析过程的流程化,探讨铝合金厚板在淬火过程中的应力变化和淬火后的残余应力分布规律.研究结果表明:在淬火过程中,铝合金厚板面部金属经历了由受拉状态到受压状态的转变,心部金属经历了从受压状态到受拉状态的转变,残余应力具有面部为压应力、心部为拉应力的空间分布特征;残余应力随着铝合金板厚度的增加而增大,当厚度增加到一定值(80 mm)时,厚度的增加对残余应力的影响不明显;残余应力随表面换热系数的增加而增加,表明通过改进淬火工艺能获得较小残余应力;以铝合金板与冷却水间的热交换达到平衡时的时间作为时间步,适合于铝合金厚板热力耦合作用过程的分析计算.