钢轨动力吸振器减振降噪特性分析

采用钢轨动力吸振器是降低轮轨振动噪声的有效措施之一,基于有限元和边界元法建立钢轨动力吸振器振动噪声计算模型,分析单自由度钢轨动力吸振器系统和多重钢轨动力吸振器系统的减振降噪性能差异,调查在不同车轮钢轨表面粗糙度、不同列车运行速度工况下钢轨动力吸振器结构降噪特性。计算结果表明:多重钢轨动力吸振器结构较单自由度钢轨动力吸振器结构有更为优良的减振和降噪性能。随着列车运行速度增加,轮轨总辐射噪声增加,同时钢轨动力吸振器结构的降噪效果也有一定提升,而对于不同轮轨表面粗糙度,钢轨动力吸振器降噪量效果不会有较大的波动。     

动力吸振器对有轨电车弹性车轮的减振降噪影响分析

为了评价有轨电车弹性车轮动力吸振器的减振降噪效果,通过实验室测试方法对动力吸振器进行振动噪声测试,并结合理论和仿真来分析其降噪特性。首先,在半消声室分别测试弹性车轮在有无动力吸振器情况下的振动声辐射,测试结果表明：动力吸振器对弹性车轮轴向振动有明显的抑制作用。径向激励下,动力吸振器的降噪量为0.6 dB(A),轴向激励下,动力吸振器的降噪量为2.6 dB(A)。进而,基于动力吸振原理探究动力吸振器的降噪性能,并结合测试图纸建立动力吸振器有限元模型,分析表明：动力吸振器在车轮固有频率2 066 Hz、2 245 Hz和3 837 Hz处降噪效果较好,原因是降噪频率差值在2 %以内,调谐频率和理论最优频率相吻合。动力吸振器在车轮固有频率899 Hz处降噪效果较差,其降噪频率差值为6.26 %,由于调谐减振频率偏离最优同调条件,导致降噪性能的恶化。     

列车车轮动力吸振器减振降噪性能研究

轮轨噪声是列车主要噪声源,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的重要组成部分。降低车轮振动声辐射是控制轮轨噪声的有效方法之一。通过在车轮辐板位置安装动力吸振器,以吸收主振动系统的能量,达到减振降噪的目的。利用有限元—边界元方法,研究动力吸振器主要参数,包括质量比、阻尼损耗因子、结构形式、动力吸振器数量对车轮降噪效果的影响。研究表明三自由度动力吸振器加入适当阻尼可降低振动声辐射6 d B(A)。     

轨道交通的约束阻尼钢轨吸振器技术研究与应用

摘要：城市轨道交通的主要是轮轨噪声,抑制钢轨的振动速度,对降低轮钢轨噪声有显著作用,目前的轮轨降噪技术对于轮轨噪声,尤其是500Hz以下的中低频率成分还缺乏理想的制约手段,而影响沿线地区声环境的主要是噪声中的低频成分。在阻尼钢轨、动力吸振器的基础上,开发了一种“动力吸振多层约束阻尼钢轨吸振器”, 有显著降噪效果的频率下限为200Hz。工程应用的结果表明：加钢轨吸振器后,正线的列车通过平均声级比原来降低约4dB(A),列车站台噪声降低2~3 dB(A)。 该型钢轨吸振器现场安装方便,使用的胶粘剂对钢轨没有腐蚀作用,不会造成对线路通讯、钢轨探伤和列车行驶的不良影响。     

低频线谱激励下动力吸振器设计研究

针对动力吸振器在船舶领域应用较少及舰艇在低频振动时减振降噪措施较难实现这一现状,构建低频线谱激励下舰艇附加动力吸振器设计流程及研究其减振降噪特性。首先,按比例建立某舰艇双层底仿真模型,并在20Hz～400 Hz频段内对离心泵机脚加速度激励下的该双层底模型进行谐响应分析,得到各节点处位移响应峰值并确定33 Hz为动力吸振器吸振频率,然后应用有理分式多项式法识别安装位置处主系统等效参数及通过定点理论确定动力吸振器参数,同时探究动力吸振器质量和安装数量对吸振效果的影响。最后,建立Virtual Lab边界元模型,求解吸振前后双层底模型外底辐射声功率。仿真结果表明:动力吸振器设计流程合理,双层底模型在吸振频率33 Hz处振动烈度数值及辐射声功率均有较大程度降低;20 Hz～60 Hz频段内外底板合成声功率降低9.55 dB,减振降噪效果明显。     

动力吸振器在驱动桥减振降噪上的应用

为解决驱动桥在车速90 km/h时的啸叫问题,进行整车试验,发现是由后桥齿频的激励引起桥壳共振,并设计动力吸振器来抑制驱动桥共振。详细阐述了动力吸振器的设计流程,主要包括动力吸振器的参数设计、结构设计、安装位置和减振效果的验证等。仿真和试验结果表明:安装动力吸振器后的桥壳振动幅值降低75%左右;驱动桥在90 km/h时的总噪声降低3 dB(A),齿频阶次噪声降低约6 dB(A)。说明动力吸振器对驱动桥的减振降噪效果良好,具有一定的工程实用价值。     

振幅放大型钢轨吸振器对弹性波传播的控制研究EI北大核心CSCD

采用钢轨动力吸振器是控制轮轨噪声的有效手段,可以对其结构进行优化设计以更有效地实现减振降噪。基于振幅放大机制提出一种新型钢轨动力吸振器,建立按周期规律布置振幅放大型吸振器的轨道模型,采用能量法得到模型结构的带隙,利用COMSOL有限元软件对计算出的能带结构进行验证,并结合位移导纳和振动加速度级的结果研究和评估了振幅放大型动力吸振器的减振效果。此外,进一步分析了振幅放大的机理以及放大倍数对减振性能的影响。结果表明,从控制弹性波在钢轨结构内传播的角度来看,振幅放大型钢轨动力吸振器较常规型动力吸振器拥有更加优越的减振性能。     

动力吸振器在浮置板轨道低频振动控制中的应用

研究了动力吸振器对轮轨动力作用下浮置板轨道低频振动的控制特性。首先基于动力吸振器定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,并通过对浮置板轨道进行模态分析,确定了浮置板附加动力吸振器的最优刚度、最优阻尼和最优附加位置;然后对浮置板轨道进行简谐响应分析,探讨了控制浮置板各阶模态振动的动力吸振器在不同质量比下的吸振特性;最后基于车辆-轨道耦合动力学模型,研究了列车动荷载作用下动力吸振器对浮置板轨道低频振动的控制特性。结果表明:动力吸振器能够有效地吸收浮置板轨道的固有频率附近的低频振动能量;动力吸振器的质量比越大,其吸振效果越明显;合理的吸振器设置能够有效地控制列车动荷载下浮置板低频振动及对应频段钢弹簧支反力向下部基础的传递。     

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。     

动力吸振器对薄板声辐射效率的调控特性

薄(壁)板结构是飞机、高铁、船舶等工程中最常见的结构。薄板结构受到外部动力源的激励不可避免地引起振动噪声超标的问题。动力吸振器相比于表面加筋和敷设阻尼材料等减振降噪方法,具有参数可设计、频率针对性强等优势。然而,目前关于动力吸振器对薄板结构声辐射的调控特性分析并不充分,很多研究人员以及工程师笼统地认为,利用动力吸振器来减小薄板结构振动就可完全达到最好的抑制声辐射效果。实际上,动力吸振器对于薄板结构的声辐射效率的调控会直接影响其抑制声辐射的效果。本文研究了动力吸振器对薄板结构声辐射效率的调控特性,从理论上推导了含有动力吸振器的薄板结构声辐射效率计算方法,并利用数值计算方法分析了动力吸振器的声辐射效率调控特性。动力吸振器的安装,能对薄板结构在吸振器工作频率附近的模态振型和模态频率产生明显的调控作用,从而对声辐射效率产生调控作用。通过调谐动力吸振器的质量和频率,能够降低薄板结构目标模态的频率,或者改变对应的模态振型,实现对声辐射效率的抑制效果。     

动力吸振器在声黑洞单元中的放置位置对减振效果的影响

声黑洞(ABH)效应是通过将板结构厚度按特定规律改变以逐渐降低振动波在板内的传播速度,从而实现将能量聚集于某特定区域的现象;ABH近年来在控制结构振动和噪声方面得到较多的研究。以排列有(2×2)个声黑洞单元的板结构为研究对象,通过射线声学理论建立了在其等效二维板结构中弯曲波传播的轨迹模型;探讨了不同入射角度下声黑洞结构对弯曲波的聚焦位置;发现当声黑洞单元最小厚度不为0时,其聚焦位置可能不在声黑洞单元的几何中心;对此类声黑洞单元板使用多个动力吸振器(DVA)进行振动控制并采用数值搜索技术对其进行参数优化;在此基础上,研究了动力吸振器的放置位置对减振效果的影响。通过对比发现,参数优化后的动力吸振器在峰值处及其附近宽频带范围内均有非常显著的减振效果。     

考虑车轨耦合作用的车体动力吸振器减振性能研究

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动为目的,建立了包含动力吸振器的车辆和轨道垂向振动的耦合模型,获得了耦合模型的垂向振动特性,进一步明确了轨道系统对车体垂向振动特性的影响,讨论了载客量和车速的变化对动力吸振器减振性能的影响,重点研究了考虑轨道系统影响后动力吸振器的设计方法,提出了一种新颖的考虑车速变化以及速度区间运行概率的动力吸振器的减振性能评价指标(DVA减振指标)。结果表明:轨道系统使轨道车体振动的峰值频率发生微小的偏移,改变了轨道车辆振动系统的振动特性,使车体垂向振动加剧;在车轨耦合作用下,动力吸振器的设计要综合考虑动力吸振器质量和设计频率的匹配,设计频率的阈值决定了动力吸振器是否减振,最佳设计频率决定了动力吸振器能否获得较好的减振效果。该项工作对包含动力吸振器的轨道车辆振动性能评价和分析具有重要的参考价值。     

一种特殊动力吸振器阻抑结构声传递特性分析

结构声传递控制一直是舰船结构声学设计需要解决的关键问题。动力吸振器是一种重要的波阻技术,具有很好的频段选择性,在舰船的应用日益广泛。针对动力吸振器阻抑板的结构声传递问题,提出了精细的波分析模型和波动力响应矩阵法。将结构离散为多个波导单元和波阻单元,建立附加动力吸振器的结构连接的广义波动力响应平衡方程,推导出波导单元的波动力响应特征矩阵及动力吸振器的附加波动响应特征矩阵,并代入平衡方程求解得到波导单元的振动幅值,从而求得传递效率与损失。数值研究表明动力吸振器在特定频段具有很好的波阻效果,并探讨了动力吸振器设计参数对其波阻特性的影响。研究为动力吸振器的声学设计提供了新的分析方法,在舰船减振降噪中具有重要的理论意义与工程应用价值。     

调频式钢轨动力吸振器试验效果分析

设计短、长两种钢轨试验模型,采用力锤锤击激励方式,对比测试了吸振器安装前、后钢轨振动量级及钢轨振动衰减率的变化。试验结果表明,调频式动力吸振器在设计调谐频率附近(100～600 Hz)可有效地降低结构振动水平,原点垂向及横向主要响应峰值衰减均可达到3 dB以上。另外,吸振器可有效阻断振动能量沿轨面传递,在0.1～1 kHz的全频段内,钢轨振动衰减率均有不同程度增加。     

基于动力吸振的变压器降噪方法研究

针对变压器低频噪声控制困难且线谱噪声特性明显的情况,提出了基于动力吸振的变压器噪声控制方法。首先,根据结构力学平衡关系建立附连动力吸振匀质板结构振动方程。进而,考虑将动力吸振以阻抗形式表征,建立附连动力吸振板结构理论分析模型。最后,为验证基于动力吸振技术的变压器降噪方法的有效性,开展了结构降噪性能分析。分析结果表明,动力吸振有利于如变压器类线谱噪声特性设备的减振降噪,动力吸振技术在电力设备减振降噪领域有较好的应用价值。     

主被动电磁式动力吸振器及其在桁架振动控制中的应用

航天器中使用的轻质柔性桁架结构受到外扰时会产生振动,使安装其上的有效载荷不能正常工作。为此,提出了一种基于主被动电磁式动力吸振器的柔性结构振动控制方法。首先设计了动铁式结构的主被动电磁式吸振器,并对吸振器的磁场分布和膜片弹簧进行了有限元分析,其次研制了吸振器的原理样机,通过性能测试验证了设计的合理性。最后利用所研制的动力吸振器对三棱柱桁架结构进行了振动控制实验,实验中主动控制算法采用ADC控制。实验结果显示：吸振器对桁架一阶共振模态的被动抑振效果达50.83%,采用主动控制后,吸振器对共振和非共振模态的振动控制效果分别达到96.30%和81.40%。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

超大型油轮降噪设计主传递路径族灵敏度方法

针对振动噪声传递路径降噪设计是提高船舶声学性能的有效措施之一。目标舱室振动噪声传递路径并不唯一，其中多条主要路径传递了大部分振动与噪声能量。利用作者提出的基于声振熵概念及图论中K则最短路径理论的声振熵赋权图法，能够快速识别船舶舱室噪声主要传递路径族。在此基础上，计算噪声主传递路径族上声学设计参数变化对目标舱室声压影响的灵敏度，调整有关声学设计措施，此即降噪设计主传递路径族灵敏度方法。提出适用于大型船舶噪声主传递路径分析及主传递路径族灵敏度的降噪设计通用流程，通过超大型油轮降噪声学设计实例，说明了该方法的有效性。     

广义变式惯容动力吸振器的H_(∞)和H_(2)解析优化EI北大核心CSCD

为使动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)在连接限制的条件下充分发挥振动控制性能,研究了可连接在主振动系统任意位置的广义变式惯容动力吸振器的参数优化及其控制效果。基于虚功原理,在广义单自由度的主振动系统上,建立了适用于多种惯容动力吸振器的运动微分方程以及七参数通用频响函数。在此基础上,基于固定点理论推导得到了上述动力吸振器的H_(∞)优化解析解。并通过滤波理论得到了白噪声力和基础激励下的动力响应解析解,基于大量参数分析结果,拟合得到了H_(2)优化的简化计算经验公式。经高耸烟囱结构的风致振动和地震响应控制算例验证,采用提出的经验公式对随机激励下的一阶振动主导的结构进行振动控制优化设计,最优控制比误差在2%以内,具有良好的工程适用性。该文章的分析结果可为广义变式惯容动力吸振器的工程设计提供理论依据,分析流程也可为其他类型动力吸振器的振动控制优化研究提供参考。