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混合FE-SEA模型预测箱梁低频噪声及试验验证

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振动工程学报 2016年第2期29卷 237-245页

作者：张迅张健强李小珍西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为了分析铁路混凝土箱梁的低频噪声,建立包含钢轨、无砟轨道结构和箱梁结构的混合FE-SEA预测模型,并采用现场试验数据进行模型验证。在此基础上,探讨了箱梁各板件的声贡献量和振动传递规律。结果表明：混合FE-SEA模型能够准确预测箱梁... 详细信息

为了分析铁路混凝土箱梁的低频噪声,建立包含钢轨、无砟轨道结构和箱梁结构的混合FE-SEA预测模型,并采用现场试验数据进行模型验证。在此基础上,探讨了箱梁各板件的声贡献量和振动传递规律。结果表明：混合FE-SEA模型能够准确预测箱梁的振动及声辐射,并且具有极高的计算效率;箱梁底板、翼板和腹板的振动与噪声优势频段为40~63Hz,并在轮轨相互作用力最大的中心频率50 Hz处达到最大值;顶板、翼板和底板对远场噪声起主要作用,且前两者的声贡献量可达75%以上,应作为主要降噪对象;振动功率传递过程中,频谱特性保持不变,且峰值中心频率始终为50Hz,应作为减振降噪的主要频段;箱梁各板件振动能量的大小规律与其对远场声贡献量的大小规律一致。

关键词：箱梁结构噪声 FE-SEA模型试验验证声贡献量

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城市轨道交通单线U型梁振动与噪声分析

铁道工程学报 2017年第5期34卷 89-93页

作者：罗文俊程龙华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌330013

研究目的:针对日益严重的桥梁结构低频噪声问题,本文建立钢轨、无砟轨道、桥梁结构的梁-板振动有限元预测模型,分析城市轨道交通单线U型梁在垂向轮轨力作用下20~200 Hz范围内频域的振动及其近场、远场的结构噪声特性,同时分析U型梁各板... 详细信息

研究目的:针对日益严重的桥梁结构低频噪声问题,本文建立钢轨、无砟轨道、桥梁结构的梁-板振动有限元预测模型,分析城市轨道交通单线U型梁在垂向轮轨力作用下20~200 Hz范围内频域的振动及其近场、远场的结构噪声特性,同时分析U型梁各板件的声贡献量。通过对U型梁进行振动噪声分析,提出截面优化建议。研究结论:(1)U型梁的振动幅值峰值出现在31.5~63 Hz左右,翼板的振动幅值最大,其次是底板和腹板;(2)由钢轨到U型梁的振动功率级损失在16.9~20 dB左右,U型梁各板件的振动功率级与其声压贡献量的规律基本一致,底板>腹板>翼板;(3)在近场点各板件的声压级峰值都在50 Hz,底板的声压级最大,其次是腹板和翼板;(4)远场噪声主要受底板的作用影响,其声压贡献量达到81%左右,因此应作为主要降噪对象,而翼板的振动峰值虽大,但对声场的影响很小,几乎可以忽略不计;(5)该研究成果可为城市轨道交通的桥梁采取减振降噪措施提供借鉴。

关键词： U型梁振动结构噪声声贡献量结构优化

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汽车内部声场分析

噪声与振动控制 2009年第2期29卷 84-87页

作者：王彦博陈剑合肥工业大学噪声振动工程研究所合肥230009

在新车身设计阶段,由于汽车内部诸多因素的不确定,用有限元计算声腔模态时对声腔模型进行了简化处理。对比了有无座椅和仪表盘挡板的车内声学模态结果,用边界元法进行了车内结构辐射声压计算和声贡献量分析,对改进车内噪声有一定参考。

关键词：声学边界元法声压声模态声贡献量

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基于FEM/BEM的结构声辐射研究

基于FEM/BEM的结构声辐射研究

作者：艾国庆华中科技大学

学位级别：硕士

复合材料的声辐射特性一直是国内外关注的热点。本文建立了纤维增强复合材料层合椭圆柱壳的数值计算模型,采用有限元/边界元法计算纤维增强复合材料层合椭圆柱壳的声辐射问题,首先利用有限单元法计算壳体受激励时的振动,然后提取表面单... 详细信息

复合材料的声辐射特性一直是国内外关注的热点。本文建立了纤维增强复合材料层合椭圆柱壳的数值计算模型,采用有限元/边界元法计算纤维增强复合材料层合椭圆柱壳的声辐射问题,首先利用有限单元法计算壳体受激励时的振动,然后提取表面单元数据及其法向位移,作为边界元模型和边界条件,从而可计算出壳体的辐射功率,表面、近场和远场声压,计算表明结构振动模态对于受激振动辐射声场具重要影响。分析模型在工程实际中有较广泛应用,为振动噪声控制与优化设计问题提供了一种方便有效的途径。本文还研究了由结构振动引起的低频车内噪声,以某简化车身模型为研究对象,建立结构与声学三维有限元模型,利用有限单元法计算车身受简谐激励时的振动,然后提取表面单元数据及其法向位移,作为边界元模型和边界条件,从而可计算出车内的声压大小,声场分布特性以及声贡献量分析。

关键词：复合材料椭圆柱壳有限元/边界元法声辐射车内噪声声贡献量

基于FE-SEA混合法连续板梁钢-混结合梁桥结构噪声研究分析

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基于FE-SEA混合法连续板梁钢-混结合梁桥结构噪声研究分析

作者：唐康文华东交通大学

学位级别：硕士

由于铁路运输具有运输能力大、运输速度快、运输成本低、占地少、能耗低、通用性好、安全可靠、准点率高、受自然环境影响小等优点,已成为最重要的交通运输方式之一。自2003年我国开通第一条高铁以来,高铁建设在全国各地正蓬勃开展。随... 详细信息

由于铁路运输具有运输能力大、运输速度快、运输成本低、占地少、能耗低、通用性好、安全可靠、准点率高、受自然环境影响小等优点,已成为最重要的交通运输方式之一。自2003年我国开通第一条高铁以来,高铁建设在全国各地正蓬勃开展。随着我国高速铁路和城际交通的快速发展,在带动我国经济快速发展、给人们的出行带来方便的同时,其产生的噪声问题正在不断影响着人们的生活,且随着人们生活水平的不断提高,人们对这个问题的关注度也越来越高。另一方面,与路基区段相比,桥梁区段的噪声更为突出,且在我国轨道交通的线路中桥梁所占的比例很高,因此对桥梁结构的振动响应和噪声传播规律及减振降噪措施进行研究具有重大意义。连续板梁钢-混结合梁桥由于它的跨度相比其它桥梁来说更大,因此在轨道交通中连续板梁钢-混结合梁桥的使用也越来越频繁,但其产生的噪声对人体的危害很大,引起了沿线居民的大量投诉,这也是制约其发展的重要因素。本文针对连续板梁钢-混结合梁桥结构噪声的产生和传播规律及减振降噪措施开展相关研究工作。本文基于声固耦合理论,结合有限元法(FEM)、统计能量法(SEA)各自的优点,采用FE-SEA混合法建立了连续板梁钢-混结合梁桥结构噪声预测模型。将模型分为FE、SEA子系统,这样既能避免有限元法(FEM)算高频时计算效率低下的问题又能弥补统计能量法(SEA)算低频时不精确的问题,很好的解决了计算效率与计算精度的矛盾。本文的主要工作如下:(1)介绍了我国轨道交通的发展现状和桥梁振动与噪声的研究现状,阐述了对连续板梁钢-混结合梁桥进行振动与噪声及减振降噪措施研究的必要性,指出了现阶段对连续板梁钢-混结合梁桥噪声研究的不足,也介绍了FE-SEA混合法的基本理论及桥梁结构声辐射理论,最后再介绍本文主要的研究内容。(2)首先基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论,通过SIMPACK软件建立车-轨-桥耦合模型,以轨道高低不平顺为激励,求得时域内的垂向扣件力,再经过FFT变换求得频域内的垂向1/3倍频程扣件力。(3)运用VA one软件建立连续板梁钢-混结合梁桥模型。依据连续板梁钢-混结合梁桥各板块在不同频段内的弯曲模态数是否大于5,分频段建立桥梁模型,且钢-混结合梁桥的结构噪声主要为中高频。因此,在20Hz00Hz建立FE-SEA混合模型,200Hz600Hz建立SEA模型,并将频率内的垂向1/3倍频程扣件力加载到桥面板上。(4)通过仿真分析当列车时速为200 km/h时,连续板梁钢-混结合梁桥在20Hz600Hz频域范围内各板块的振动响应。再根据声辐射理论,分析桥梁结构噪声的声压级及传播规律,同时分析桥梁各板块的声贡献量,得出连续板梁钢-混结合梁桥振动响应与结构噪声辐射的最关键板块。(5)通过仿真分析当列车时速分别为200km/h、250km/h、300km/h三种工况连续板梁钢-混结合梁桥在20Hz600Hz频域范围内振动速度级、振动加速度级、声压级、声压贡献量、振动能量级以及振动功率损失等的变化情况,得出不同车速的列车对连续板梁钢-混结合梁桥振动与结构噪声的影响规律。(6)通过仿真分析当桥上列车分别以单向行驶、双向行驶通过时,连续板梁钢-混结合梁桥在20Hz600Hz频域范围内振动速度级、振动加速度级、声压级、声压贡献量、振动能量级以及振动功率损失等的变化情况,得出桥上列车单、双向行驶时对连续板梁钢-混结合梁桥振动与结构噪声的影响规律。(7)根据连续板梁钢-混结合梁桥的局部振动及结构噪声声辐射特性,分析当材料参数、截面尺寸等变化时,桥梁的振动响应及结构噪声的变化情况,从而总结出各参数对连续板梁钢-混结合梁桥结构噪声的影响规律,最终提出在保证桥梁结构安全可靠的前提下各参数的最优选取范围建议,为连续板梁钢-混结合梁桥的减振降噪提供可靠的依据。

关键词： FE-SEA混合法钢-混结合梁桥振动响应结构噪声声贡献量

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基于超单元法的整车振动与噪声研究

基于超单元法的整车振动与噪声研究

作者：何洁武汉理工大学

学位级别：硕士

汽车作为日常生活中主要交通工具,其乘坐舒适性日益受到关注。车身结构振动与车内结构噪声是评价乘坐舒适性的重要指标。结构噪声以低频为主,由车身板结构受激励引起振动并向车内空腔辐射形成。因此,结构振动的控制是提高车辆低频段NVH... 详细信息

汽车作为日常生活中主要交通工具,其乘坐舒适性日益受到关注。车身结构振动与车内结构噪声是评价乘坐舒适性的重要指标。结构噪声以低频为主,由车身板结构受激励引起振动并向车内空腔辐射形成。因此,结构振动的控制是提高车辆低频段NVH性能(Noise,Vibration and Harshness,NVH)的关键。从汽车研发角度,为实现车辆理想的NVH性能,需基于有限元法进行大量整车NVH动力学仿真计算。但整车有限元模型规模巨大,仿真计算周期长,会在基于模型的多方案寻优过程中大幅降低工作效率。以某微车为对象,为解决该车车内低频噪声及仿真计算效率问题,提出将超单元法应用于整车NVH动力学仿真分析中,从振动传递路径和声学贡献量两方面,寻求振动噪声控制方案以实现NVH性能提升。研究内容为如下4方面:建立基于超单元法的简易结构动力学分析模型。基于有限元理论和超单元理论,以简易结构为对象,从计算精度方面,将不同划分形式所建立的超单元模型与传统有限元模型的模态、频响和声-固耦合仿真计算结果进行对比得出:超单元模型具备较高计算精度,满足整车NVH有限元仿真分析计算要求。基于超单元模型的整车振动传递特性的研究。建立整车传统有限元模型,并进行白车身仿真和试验模态对标,验证有限元模型准确性;随后建立超单元模型,结合功率流理论,对整车振动传递特性进行研究,按功率贡献度大小对路径排序,识别振动传递危险路径;调整隔振元件参数使车内噪声明显降低。开展车身结构声学贡献量研究。基于车身传统有限元模型,进行噪声传递函数分析,识别噪声危险频率点;并针对危险频率点进行整车模态贡献和面板贡献分析,寻找主要贡献面板;随后建立超单元模型,对危险面板进行结构改进,为结构优化方案的具体实施提供参考依据。超单元法在整车动力学仿真计算中的实效性分析。整车超单元模型的车内噪声仿真峰值频率点与实车试验问题频率点误差分别为6.5%和5.4%;相比传统有限元法,超单元法在进行振动传递路径及声学贡献量分析时,初始模型计算时间分别缩短26%和28.9%,优化模型计算时间最高缩短99.8%和98%;超单元法在进行整车状态下传动轴系模态优化分析时,存储空间节省98.5%。因此,超单元法在汽车NVH仿真分析领域具有较强的工程实用价值。

关键词：振动与噪声超单元法功率流声贡献量计算效率

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基于声压区域贡献量的加筋船板声辐射研究

基于声压区域贡献量的加筋船板声辐射研究