阻尼环地铁车轮的声振特性试验与仿真研究

作     者：周虹希 

作者单位：常州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李健

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：地铁车轮 阻尼环 振动声辐射 有限元 边界元 

摘      要：城市轨道交通是解决城市拥堵的重要途经,随之而来的是一系列环境噪声问题,备受社会的关注。轮轨噪声是城市轨道交通噪声中最值得重视的部分,对车轮进行减振降噪处理是改善列车内、车外声场环境的有效途径。本文以某直型辐板地铁车轮为主要研究对象,利用脉冲激励对阻尼环车轮进行了降噪试验,调查了关键参数衰减时间t的取值对降噪评价结果影响,并结合了试验与仿真,探讨分析了阻尼环装置对车轮减振降噪效果的影响,同时对阻尼环装置预紧力、阻尼环直径尺寸等参数调查分析,进一步探讨研究了车轮的减振降噪机理。论文的主要研究内容如下:(1)探究了不同衰减时间t这一关键参数对地铁列车车轮声辐射水平及降噪效果评价值的影响,讨论了其取值适用范围,证明了衰减时间t取值为4s时,对车轮振动声辐射特性的评价最为适用。(2)借助B&K声学分析仪器,在半消声室中对自由状态下标准车轮W0,以及不同工况下的阻尼环车轮W1、W2、W3和W4进行了模态试验和振动声辐射试验,测试并分析了阻尼环车轮的模态特性、振动特性和声辐射特性,探究了阻尼环对车轮的减振降噪效果。(3)通过ABAQUS和VAONE等数值仿真软件对车轮进行三维有限元和声学边界的建模,对车轮进行了固有频率、阻尼比和振型特征的验证。(4)对阻尼环装置预紧力的大小及阻尼环直径进行了参数调查分析,探究了上述参数变化对阻尼环车轮减振降噪效果的影响机理,即满足从声源上降低噪声的可行性。该论文结合试验与仿真,分析了阻尼环地铁车轮的振动特性与声辐射特性,并深入探究了车轮振动抑制及声辐射衰减的机理。研究结果表明,阻尼环装置的应用对于改善车轮声振特性有积极作用,研究衰减时间t的取值对减振降噪效果影响的评价有工程指导意义,本论文研究对轨道交通噪声与振动控制领域的研究与发展具有参考意义。