城市轨道车轮结构振动-声辐射一体化优化方法

作     者：文永蓬 刘跃杰 周月 圣小珍 WEN Yong-peng;LIU Yue-jie;ZHOU Yue;SHENG Xiao-zhen

作者机构：上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 上海工程技术大学上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海201620 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2023年第23卷第3期

页      面：137-147页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52272352) 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室开放课题(TPL2103)上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室开放基金(R202204) 上海市自然科学基金项目(15ZR1419200)。 

主　　题：城市轨道车辆 车轮 噪声 结构优化 声辐射 车轮廓形 

摘      要：为了降低城市轨道车辆的车轮结构噪声,以服役的双S型辐板车轮为研究对象,建立了考虑振动与声辐射融合的城市轨道车轮结构噪声优化模型,获得了一种自上而下呈不等厚特征辐板的新型降噪车轮廓形,提出了以轨道车轮辐板区域为设计域的车轮结构振动-声辐射一体化优化方法;将整个辐板区域确定为设计域,分别设定编码规则、选择规则、交叉规则和变异规则,使振动-声辐射优化目标函数逐渐收敛,从而进化为较优的降噪车轮廓形,实现轨道车轮振动-声辐射结构优化设计;利用成熟有限元工具获得优化车轮的静强度、疲劳强度和振动声辐射性能,进一步验证双S型辐板车轮新型结构噪声优化结果的有效性和可靠性。研究结果表明:车轮结构振动-声辐射一体化优化方法适用于降噪车轮的结构廓形优化,优化后车轮峰值声功率级较原双S型辐板车轮降低了4.26 dB(A),在0~5000 Hz频段范围内声功率级峰值处降噪效果明显;从辐板结构特征上看,双S型辐板车轮的辐板由优化前的基本等厚辐板进化为不等厚辐板,车轮辐板的不等厚特征有利于降低车轮的声辐射水平,从车轮的经济和降噪性能兼顾的角度,建议采用不等厚辐板车轮廓形作为轨道车轮降噪模型。