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地铁列车噪声问题日益受到关注,国内外已建立针对轨道车辆噪声相关的标准要求,对车内噪声进行预测分析和提出噪声优化方案在地铁设计阶段是至关重要的。本文利用有限元法和统计能量法对某地铁列车车内全频段噪声进行仿真预测,并与试验测试结果进行对比,最后针对铝型材板件进行隔声量仿真预测和优化设计。
首先针对地铁车内的低频噪声,建立车体结构-声腔耦合有限元模型,以车辆动力学模型计算出的空簧处激励力作为输入,计算出车内标准点的低频噪声响应曲线。根据噪声响应曲线的峰值,结合车体结构模态表和车内声腔模态表,分析共振频率,为车体的结构设计做指导。
其次针对地铁车内的中高频噪声,利用理论公式计算及车内混响试验方法确定统计能量分析方法中的基本参数,建立地铁噪声统计能量分析模型。为提高地铁车内噪声仿真的精确度,对地铁列车SEA模型的车内声腔采用四种不同划分方式,将仿真结果与试验结果对比分析,发现车内声腔划分过粗导致过高估计车内标准测点的噪声值,划分过细则会导致声腔模态密度无法满足SEA方法计算要求,计算误差较大。因此提出SEA子系统划分的原则并验证了地铁列车噪声仿真模型的有效性。
此外对车内噪声输入贡献量和噪声传递路径进行分析。车内噪声的主要来源是转向架区域噪声,车内噪声大小跟地板、车门、侧墙等的隔声量息息相关。
最后为控制车内噪声和提高地铁板件隔声量,针对地铁铝型材,采用等效法、FE-SEA混合法和周期子结构法对其隔声量进行分频段仿真分析,并与测试结果进行对比验证仿真模型的有效性。分析了铝型材的面板厚度、筋板厚度以及喷涂阻尼层均对铝型材的隔声特性的影响效果,从而对铝型材的隔声性能进行优化设计。综合车体结构轻量化的要求,为了提高铝型材低频隔声性能,可适当增加上下面板和筋板厚度,而提高铝型材中高频隔声性能可在铝型材下面板外喷涂适量厚度阻尼层。
首先针对地铁车内的低频噪声,建立车体结构-声腔耦合有限元模型,以车辆动力学模型计算出的空簧处激励力作为输入,计算出车内标准点的低频噪声响应曲线。根据噪声响应曲线的峰值,结合车体结构模态表和车内声腔模态表,分析共振频率,为车体的结构设计做指导。
其次针对地铁车内的中高频噪声,利用理论公式计算及车内混响试验方法确定统计能量分析方法中的基本参数,建立地铁噪声统计能量分析模型。为提高地铁车内噪声仿真的精确度,对地铁列车SEA模型的车内声腔采用四种不同划分方式,将仿真结果与试验结果对比分析,发现车内声腔划分过粗导致过高估计车内标准测点的噪声值,划分过细则会导致声腔模态密度无法满足SEA方法计算要求,计算误差较大。因此提出SEA子系统划分的原则并验证了地铁列车噪声仿真模型的有效性。
此外对车内噪声输入贡献量和噪声传递路径进行分析。车内噪声的主要来源是转向架区域噪声,车内噪声大小跟地板、车门、侧墙等的隔声量息息相关。
最后为控制车内噪声和提高地铁板件隔声量,针对地铁铝型材,采用等效法、FE-SEA混合法和周期子结构法对其隔声量进行分频段仿真分析,并与测试结果进行对比验证仿真模型的有效性。分析了铝型材的面板厚度、筋板厚度以及喷涂阻尼层均对铝型材的隔声特性的影响效果,从而对铝型材的隔声性能进行优化设计。综合车体结构轻量化的要求,为了提高铝型材低频隔声性能,可适当增加上下面板和筋板厚度,而提高铝型材中高频隔声性能可在铝型材下面板外喷涂适量厚度阻尼层。