嵌入式轨道弹性材料特性对钢轨振动与声辐射的影响

嵌入式轨道是一种普遍用于城市轨道交通减振降噪的轨道结构,该种轨道的钢轨埋置在高分子弹性材料中,只有轨头露出表面,所以高分子弹性材料是嵌入式轨道结构起到减振降噪作用的重要部分。利用轮轨滚动声辐射理论和有限元—边界元法,建立嵌入式轨道模型,调查高分子弹性材料弹性模量对嵌入式轨道结构振动声辐射的影响。在轮轨激励作用下,计算轨道结构的振动和声辐射响应,分析轨道结构辐射噪声的频谱规律。通过改变弹性材料的弹性模量,对比轨道结构振动沿纵向的衰减效果和沿横向的衰减效果,分析高分子弹性材料弹性模量对轨道结构减振特性的影响。     

降噪块对嵌入式轨道声振特性和造价的影响

为了控制嵌入式轨道造价,工程中拟采用降噪块部分替代高分子阻尼填充材料,为此需了解降噪块对嵌入式轨道声振特性和造价的影响。首先基于混合有限元-边界元法,建立嵌入式轨道振动声辐射预测模型,结合相关材料的造价情况,计算分析使用降噪块材料部分替换浇注料对嵌入式轨道声辐射特性及造价的影响;其次,调查使用降噪块材料完全替换PVC管对嵌入式轨道声辐射特性和造价的影响;最后,在前文调查结果的基础上进一步优化降噪块的弹性模量,使得嵌入式轨道的声辐射性能与造价之比达到最优。相关结论如下:双降噪块轨道性价比最高,相比无降噪块轨道,双降噪块轨道造价降低3 456元/m,噪声仅增加0.22 dB(A);降噪块完全替换PVC管后,轨道性价比降低,轨道造价相对于双降噪块轨道增加1 409元/m,噪声降低0.66 dB(A);在所探讨的降噪块弹性模量范围内,降噪块材料弹性模量取10 MPa时,嵌入式轨道性价比为最佳。     

降噪块对嵌入式轨道声振特性和造价的影响

为了控制嵌入式轨道造价,工程中拟采用降噪块部分替代高分子阻尼填充材料或PVC管,为此需了解降噪块对嵌入式轨道声振特性和造价的影响。首先,本文基于有限元-边界元法建立了嵌入式轨道振动声辐射预测模型,并结合相关材料的造价,分析了降噪块替换部分浇注料对嵌入式轨道声振特性和造价的影响;其次,调查了使用降噪块替换PVC管对嵌入式轨道声振特性和造价的影响;最后,在前文调查结果的基础上,进一步优化降噪块的弹性模量,使得嵌入式轨道的声辐射性能与造价之比最优。相关结论如下：相比于无降噪块嵌入式轨道,双降噪块轨道造价降低了约3456元/米,辐射噪声仅增加约0.22dBA,性价比最佳;采用降噪块替换PVC管后,该轨道造价增加了约1409元/米,但辐射噪声仅降低约0.66dBA,性价比降低;在本文探讨的降噪块弹性模量范围内,降噪块材料弹性模量取10MPa时,轨道性价比最佳。     

随机激励下结构振动声辐射的灵敏度分析和优化设计

基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计问题进行研究.有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.提出随机激励下结构振动声辐射问题的优化模型及求解算法流程,重点推导了其灵敏度分析公式.数值算例验证了灵敏度分析的准确性及优化求解算法的有效性.     

箱梁桥顶板对钢弹簧浮置板声辐射的影响

桥上铺设钢弹簧浮置板减振轨道虽然可以减弱桥梁结构的振动,但因自身振动有所增大,其振动噪声有可能反而加剧。此外我国轨道交通中主要采用混凝土桥,由于混凝土桥具有很大的刚性,导致桥上轨道结构的声辐射并非在自由声场中传播,进而影响轨道结构的声辐射。因此通过建立列车-钢弹簧浮置板减振轨道-箱梁桥耦合动力学模型和浮置板声学边界元模型,在计算桥上长钢弹簧浮置板振动声辐射特性的基础上,进一步考虑箱梁桥顶板的反射作用,对这一声学边界条件作用下的浮置板结构声辐射问题进行探究,相关研究则更加符合客观实际情况。研究结果表明混凝土桥对浮置板自身的声辐射有很大的影响;在研究轨道结构的声辐射问题时,有必要详细考虑混凝土桥对其声辐射的影响,这样才能更加准确地分析轨道结构的振动声辐射特性。     

嵌入式轨道的振动噪声特性及优化研究

摘 要：结合有限元和边界元法对有轨电车以60km/h运行时的嵌入式轨道振动噪声特性进行分析,结果表明嵌入式轨道槽内结构振动显著,可以有效地进行振动能量耗散。嵌入式轨道沿着垂向和横向上的减振效果明显。嵌入式轨道的主要辐射噪声频段为250~1200Hz,尤其表现在400~500Hz和800~1000Hz频段内。嵌入式轨道槽内结构噪声贡献显著,轨道板噪声贡献量较小。通过槽内材料参数优化,分别得到了浇注料、降噪块和弹性垫板的最优的弹性模量和阻尼损耗因子,并分析了噪声敏感参数,以降噪块形状为优化方向,分析得到了较优的嵌入式轨道型式。综合材料参数和降噪块形状优化结果,辐射声功率级总值可以降低1.7dBA。     

嵌入式轨道的振动噪声特性及优化研究

结合有限元和边界元法对有轨电车以60 km/h运行时的嵌入式轨道振动噪声特性进行分析,结果表明嵌入式轨道槽内结构振动显著,可以有效地进行振动能量耗散。嵌入式轨道沿着垂向和横向上的减振效果明显。嵌入式轨道的主要辐射噪声频段为250 Hz～1 200 Hz,尤其表现在400 Hz～500 Hz和800～1 000 Hz频段内。嵌入式轨道槽内结构噪声贡献显著,轨道板噪声贡献量较小。通过槽内材料参数优化,分别得到浇注料、降噪块和弹性垫板的最优的弹性模量和阻尼损耗因子,并分析噪声敏感参数,以降噪块形状为优化方向,分析得到较优的嵌入式轨道型式。综合材料参数和降噪块形状优化结果,辐射声功率级总值可以降低1.7 dB(A)。     

高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析

利用Simpack软件建立高速列车-轨道耦合动力学模型,计算在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力,以此作为载荷边界条件施加到高架箱梁结构的有限元模型。计算了高架箱梁表面的振动响应,并利用箱梁结构振动响应作为声学边界条件。进而又采用间接边界元法对其进行声辐射分析。研究结果表明,利用板壳单元,采用有限元—边界元方法能够有效计算混凝土简支箱梁结构的振动噪声,主要集中在0~200Hz的低频段,峰值主要出现在中心频率16Hz、25Hz与80 Hz~100Hz;横向声场的声压级随着距离的增加而减小,频率越低越明显;垂向声场的声压级整体上随离地面距离的增加而增大,其中远场区域的声压级在低于31.5Hz的频段内变化不大,在80 Hz~100Hz频段内箱梁结构对其附近及上方区域的结构噪声大于其它区域,尤其是箱梁正上方。     

基于2.5维有限元-边界元分析轨道随机不平顺影响下的铁路地基振动

建立了完善的2.5维有限元-边界元耦合模型分析移动谐荷载作用下钢轨、扣件、轨枕、道砟、路基和地基等各部分的振动响应;利用既有的车辆-轨道-路基-地基耦合系统垂向振动解析模型得到轨道谐波高低不平顺引起的垂向动态轮轨力;在此基础上,结合轨道随机不平顺功率谱密度,提出了列车运行引起的地基振动功率谱计算方法。对比分析了地基表面测点垂向振动加速度级的理论计算与现场实测结果,证明了本文模型的合理性。模型能有效地分析具有复杂横截面形状的轨道-路基-地基系统的振动响应以及多种轨道、地基减振隔振措施的影响,且具有较高的计算效率,适用于铁路线路设计阶段的方案比较研究。     

弹性轨枕轨道振动特性研究

弹性轨枕轨道是目前城市轨道交通运用较为广泛的轨道类型,钢轨是弹性轨枕轨道主要的振动和声辐射结构,通过研究钢轨的振动特性能够为控制振动和辐射噪声提供相关数据指导。在频域角度研究弹性长轨枕和弹性短轨枕轨道钢轨的垂向振动特性,分析不同轨枕结构及结构参数对钢轨垂向振动的影响,包括轨枕支撑刚度,轨枕质量以及轨枕尺寸对钢轨垂向振动的影响。结果表明：弹性轨枕轨道轨枕结构及结构参数的改变只会影响钢轨的0-400Hz范围内的垂向振动特性。     

有砟梯式轨枕轨道减振性能的理论分析与试验研究

为实验室铺设有砟、无砟两种梯式轨枕轨道,用自由落锤激励装置对两种梯轨减振性能进行对比研究。建立有砟梯轨、有砟普通轨道的数值模型,利用试验测试结果对模型进行验证。通过在模型中施加货运列车荷载对比两种有砟轨道减振性能。结果表明,有砟梯轨减振性能不及浮置式梯轨,在低频段有一定减振能力,20 Hz以下振动经道砟平均衰减25 dB,对控制重载货运列车环境振动具备潜在优势;梯式轨枕对分散列车冲击振动、降低时域内峰值有明显优势。     

低压母线系统振动与声辐射特性分析

采用有限元与边界元法,以某型号母线桥为例,对低压大电流母线设备正常运行中噪声偏大的问题进行研究。建立母线桥有限元结构分析及边界元声学分析的三维模型。在求解系统固有频率及振型的基础上,应用有限元法完成了母线桥结构振动响应的数值计算。然后,将母线桥外表面的节点振动位移作为声学边界条件,采用边界元法计算了母线桥的辐射噪声特性,得到母线桥辐射声场的分布规律,确定系统中主要振源和声源的部位。根据分析结果提出了结构改进方法,计算和实验结果表明该方法控制噪声的可行性和有效性。     

MTMDs控制高速铁路简支箱梁桥车致振动噪声的研究

轨道不平顺性激励引起桥梁结构振动,进而向空间辐射噪声。为了探明多重调谐质量阻尼器（MTMDs）对桥梁结构噪声的影响,选取32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立了移动集中力-桥梁-MTMDs耦合振动模型,根据桥梁的挠曲频响函数,求取了MTMDs的最优控制参数。在此基础上,采用瞬态有限元法和声学边界元法研究了不同数量调谐质量阻尼器对桥梁的减振、降噪效果。研究结果表明：MTMDs能有效控制桥梁的最大振动响应;由于MTMDs仅对一阶竖弯频率处的结构振动控制有效,使得其对结构噪声的控制效果不甚明显,对近轨侧25 m处声场的平均降噪效果约0.5 dB。     

基于SYSNOISE的建筑模板耦合振动及声辐射特性研究

基于有限元和边界元理论的结合，利用大型有限元分析软件ANSYS和声振分析软件SYSNOISE，建立了重流体介质与半封闭结构的耦合振动声辐射模态分析模型，并采用结构有限元和流体有限元相结合，以建筑圆柱钢模板的振动声辐射为例进行模态分析、振动响应以及声辐射特性分析，得到了在流体加载下模板的耦合模态振型、结构的节点位移、结构能量等等。还利用CAE软件结果的可移植性，考虑了半封闭加筋圆柱结构内外分布不同介质时，实现了双边耦合振动声辐射分析求解。这一求解方法的实现对今后该类振动声辐射分析提供了重要的参考。     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响

现场调查某地铁线路上普通短轨枕、先锋扣件和钢弹簧浮置板三种轨道的钢轨波磨特征,并分别进行振动测试,研究钢轨存在波磨时,三种轨道结构的振动特性及减振效果。结果表明:三种轨道结构都是内轨波磨明显,外轨表面不平顺幅值相比内轨都很小,可以忽略不计其影响;波磨主波长频率成分很容易在轨道各零部件(包括隧道壁)振动中激发出来,并且会引起较大幅值的振动;在4 Hz~200 Hz频率范围内,波磨激励下的减振型轨道依然具有良好的减振性能,但是与其最初设计用于的减振效果相比,有明显的下降;先锋扣件轨道短波长波磨会削减隧道壁在高频段的减振效果;钢弹簧浮置板轨道的波磨幅值显著,虽然对其隧道壁的减振效果影响不明显,但是会造成钢轨振动增加。     

城市轨道交通梯形轨枕轨道高架桥梁试验研究

作为一种新型的减振轨道,梯形轨枕轨道已在国内的城市轨道交通中有所应用.该文介绍了在北京地铁五号线高架桥梯形轨枕轨道试验段进行的一系列现场试验,以及为验证其减振特性进行的室内试验.通过对轨道不平顺进行测量,并测试了当列车分别运行在梯形轨枕轨道和普通无碴板式轨道上时钢轨、轨枕和桥面的振动响应,该文对测试数据在时域和频域进行...     

某型高压油泵壳体表面辐射噪声特性研究

采用有限元与边界元联合求解的方法对高压油泵壳体表面辐射噪声特性进行研究。利用Pro/E软件建立了高压油泵壳体三维模型,利用Abaqus软件求解其表面振动响应,把其结果作为在Virtual.Lab Acoustics软件中边界元求解辐射声场时的边界条件,并分析了对整体表面辐射噪声声功率贡献较大的部位,计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行性高,并为后续高压油泵结构的改进设计提供了参考。     

近轨低矮声屏障降噪效果影响因素分析

针对城轨交通近轨低矮声屏障,为了量化分析其降噪特性和效果,以对称点声源模拟轮轨声源,考虑车体和轨道结构的空间几何构型及声学边界特性,采用声学边界元法,建立城轨列车车外噪声预测分析模型,对有无声屏障以及不同吸声处理方式下的空间声场响应进行对比分析。研究结果表明:对标准评价点(距轨道中心线7.5 m远,距轨面1.2 m高),0.25 m高直立型无吸声声屏障的插入损失为-1.7 dB(A);若其高度每增加0.25 m,插入损失将增加0.4dB(A)~2.9 d B(A);若在1.0 m高直立型无吸声声屏障的屏体内侧以及轨道增设吸声边界条件,插入损失增加6.1 dB(A);若对1.0 m高直立型无吸声声屏障增设Y头型,插入损失将增加2.7 dB(A)。相关研究可为城轨交通减振降噪提供科学指导。