FEM／BEM法振动板减振降噪优化设计

振动板的减振降噪设计是相关工程中结构设计的重要内容之一,优化设计可在设计阶段通过对设计模型的定量修改获得理想的减振降噪效果.基于有限元直接法计算了一两端固支矩形平板的频率响应,以板局部厚度为设计变量,以振动板各节点振动速度最小化为目标,建立了减小振动速度的优化模型,用可行方向法对一简支矩形板在1～200 Hz的振动实施了优化;用间接边界元法对振动板在优化前、后的声学进行数值分析,以比较振动优化的降噪效果.实例结果表明,优化设计通过对结构重量的重新分布可在结构重量相对不变的情况下,在一较宽频段内均得到减振降噪效果.     

城市轨道车轮结构振动-声辐射一体化优化方法

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0～5 000 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。     

基于有限元分析的铁路货车车体优化设计

以车体轻量化优化设计为目标,建立了C80通用敞车的有限元模型,对车体在主要工况下的强度和刚度进行了计算;以此为基础,建立了车体优化模型,以整个车体的各板厚度为设计变量,以整车各单元应力、中梁和边梁位移为约束,以重量最小为目标,用可行方向法对各设计变量进行优化,实现了车辆优化设计,优化设计使车体重量减小了13.83%.本...     

铝合金型材与空腔声场耦合振动声学优化设计

建立了铝合金型材与声场耦合振动的有限元模性,计算了耦合系统的声压响应;以声场和铝合金型材的结构尺寸参数为设计变量,以铝合金型材重量为约束,以声场内响应声压最小为目标,建立了优化数学模型,用零次优化算法对其进行了优化设计研究.优化设计使声场内最大声压降低了1200Pa,而且结构重量也得到了降低.结果表明,优化设计可有效降低声场内的声压,而且零次优化设计方法不用求解声压对设计变量的灵敏度,减小了计算量.     

车辆段上盖开发轨道振动噪声控制技术研究

在总结地铁车辆段上盖开发振动与噪声特点的基础上,调研了全国多个城市车辆段上盖开发采取的措施,并对车辆段减振降噪控制措施使用的条件进行了研究。建议库内线首选控制车速不大于5km/h 和焊接接头的措施,困难时考虑采用在结构下部铺设减振垫或者减振扣件类措施;库外线首先考虑道砟加厚措施和减振接头夹板措施,困难时考虑采用铺设梯形轨枕或者减振垫,道岔区考虑采用加厚减振垫;试车线首选减振垫,困难时考虑采用钢弹簧浮置板。建议后期上盖开发工程充分考虑上盖振动及噪声影响区域,统筹考虑上盖开发的业态分布,采取综合的减振降噪措施,在工程实施中分阶段采取减振降噪措施,并对目前的道岔区有害空间的振动噪声进行优化。     

预制短板浮置板轨道减振特性研究

浮置板轨道结构具有良好的减振性能和效果,并在城市轨道交通中得到广泛使用。通过现场实测,采集预制短板浮置板和长枕埋入式轨道上各测点振动加速度数据,分析预制短板浮置板的动态特性并对比了减振特性。研究结果显示,隧道内,预制短板浮置板轨道的隔振效果在100 Hz以上区间大于20 d B;地面上,预制短板浮置板轨道在25 Hz频段以上有较好的隔振效果,最大可达25 d B,说明预制短板浮置板具有良好的减振降噪效果。     

城市轨道交通轨道减振降噪设计研究

城市轨道交通的快速发展在创造良好的经济、社会和环境效益的同时,也不可避免地给城市带来了振动和噪声问题。通过对噪声源进行分析,得出轮轨噪声是城市轨道交通的主要噪声源。因此,合理选择轨道结构的型式是最为有效的减振降噪措施。通过对各种轨道结构减振型式的分析比选,得出轨道减振设计中合理、有效的减振降噪措施。     

金属-橡胶层叠阻尼肋板对双层壳振声性能的影响

为降低双层圆柱壳的辐射噪声,基于阻尼减振原理,从抑制声桥振动能量传递入手,通过结构增阻技术在壳间声桥中设计了金属-橡胶层叠复合阻尼肋板;考虑粘弹性材料的频变特性,数值计算了肋板型式改进前后双层壳振声性能,分析了层叠阻尼肋板参数变化对双层壳振声性能的影响.研究表明:壳间声桥采用金属-橡胶层叠复合阻尼钢板能有效衰减振动能量的传递,降低双层壳辐射噪声;减小阻尼层储能模量有更好的减振降噪效果;随着频率的增大,提高材料的阻尼对降低中高频线谱峰值更有效;阻尼层的厚度选择既要保证结构的总体刚度,又要尽量增大阻尼层以提高能量耗散能力.     

高速铁路桥上无砟轨道减振层刚度的动力学影响分析

为了降低高速铁路桥上结构的振动与噪声水平,以我国CRH2型高速车辆和32 m跨度高速铁路简支箱梁及CRTS I型板式无砟轨道为对象,建立高速车辆-无砟轨道-桥梁耦合振动分析模型,分析比较了不同行车速度下无砟轨道减振层刚度对车轨桥系统动力响应的影响,为桥上减振型板式轨道动力学参数设计提供参考。计算结果表明,桥上采用减振型板式轨道可显著降低轨道板垂向振动加速度,在本文计算条件下其最大加速度幅值较无减振层时减小了57%以上;减振型板式轨道能稍微降低轮轨动力作用,可减小简支箱梁垂向振动加速度20%左右;较低的减振层刚度增大了轨道板垂向振动位移,不利于高速行车安全,而过大的减振层刚度不能有效降低轨道结构振动,综合考虑后建议桥上减振型板式轨道弹性垫层刚度在100~200 MN/m3之间选取。     

管桩离心机振动噪声控制研究

为了降低管模离心机的振动噪声,建立了离心机管模的三维模型并进行模态分析,研究了管模的固有特性。经过对无管模、空管模和实管模的振动噪声的试验分析,得知托轮和管模的相互作用对振动噪声的影响很大,需要改变它们的接触形式以减小冲击振动。通过对阻尼层减振降噪机理进行研究,提出在托轮表面增加阻尼材料层、变刚性接触为弹性接触的减振降噪方法。对采用阻尼托轮与原托轮的离心机进行了对比试验,结果表明,阻尼托轮使离心机的振动能量减少60%以上,噪声降低10 d B(A)以上,减振降噪效果非常显著。     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.     

SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.      

腹板开孔对轨道交通箱梁振动噪声的影响

实测了城市轨道交通简支箱梁各板件的振动与近场噪声, 结合板件声辐射理论研究了箱梁结构振动辐射噪声和箱梁振动的关系; 基于箱梁结构噪声易产生绕射的低频特性, 计算了矩形混凝土板件在不同开孔工况下辐射的结构噪声变化情况; 在考虑箱梁腹板开孔的基础上建立了车辆-轨道-箱梁耦合有限元模型和箱梁振动-结构噪声有限元-无限元模型, 分析了箱梁腹板开孔前后各板件的振动和结构辐射噪声变化情况。研究结果表明: 箱梁板件声辐射效率随频率的增加并不呈现线性关系, 箱梁各板件近场低频(低于250 Hz) 辐射噪声与结构振动加速度级也并非简单的线性关系, 箱梁辐射噪声由箱梁振动和箱梁各板件声辐射效率共同决定; 对于两端简支的开孔板件, 在开孔率基本一致(0.4%左右) 的情况下, 开孔直径越小, 板件振动辐射噪声声压级越小; 采用有限元-无限元方法模拟箱梁近场低频结构噪声, 既能解决单独采用有限元法时声场边界反射的影响, 也避免了采用有限元-边界元方法时多软件交叉使用的不便; 腹板开孔虽然增加了箱梁板件在某些频率(100~125 Hz) 处的振动响应, 但由于箱梁内、外部声场连通, 使得声短路效应增加, 降低了板件的声辐射效率和相应频段的噪声; 腹板开孔后在1~250 Hz频段内顶板、底板和腹板附近的总声压级分别降低了9.43、2.74和1.63 dB, 从而使箱梁结构噪声得到了控制。      

基于小波变换分析箱梁振动噪声的时频特性

为探讨列车激励引起箱梁振动噪声的时频特性，以32 m混凝土简支箱梁为例，现场实测箱梁各板件的振动和近场噪声，并采用小波变换结合MLP （modified Littlewood-Paley）小波基的方法进行信号处理. 引入小波脊线和小波能量比两个指标对信号的时频特性进行定量分析，在此基础上，探讨了行车速度和行车方向的影响规律. 研究结果表明:相比Morlet小波和Mexihat小波，MLP小波更清晰地刻画箱梁振动噪声在时-频两域的局部集中特性；箱梁噪声比振动的频变程度要小，且前者的小波能量在频域上更为集中；翼板振动和腹板振动的频变特性分别对行车速度和行车方向敏感；45～60 Hz范围是箱梁噪声控制的关键频率范围.      

高速列车对站房振动噪声影响的试验研究

为研究列车通行对综合交通枢纽振动噪声的影响，以成渝高铁沙坪坝站为工程背景，通过现场试验实测了站房候车厅、站台、轨道板的振动加速度以及候车厅、站台区域、轨行区的辐射声压. 通过对实测信号分别进行了时域分析和1/3倍频程分析，探究了列车作用下站房的振动传递规律及噪声辐射特性. 结果表明:在列车运行荷载作用下，站房与站台的结构振动优势频段为10.0～80.0 Hz，振动随振源距离的增大而减小，站台到候车厅总振级衰减最大值达到13.5 dB；轨道板峰值振动加速度级出现在400.0 Hz处，约为101.0 dB；对候车厅而言，噪声声压级的优势频段为20.0～2 500.0 Hz，列车进站总声压级比列车出站高0.5～1.3 dB（A）；对站台而言，噪声的优势频段为125.0～1 000.0 Hz，列车出站总声压级为86.3 dB（A），比列车进站时高1.3 dB（A）；对轮轨噪声自身，其优势频段为200.0～2 500.0 Hz，列车进站噪声总声压级为91.1 dB（A），较列车出站时高3.2 dB（A）.      

基于有限元法的125型摩托车车架结构分析

针对某125摩托车局部振动比较严重,采用有限元分析软件ANSYS,对该款车架进行了结构模态分析,得到车架固有频率和振型。并与该车架的试验模态分析结果进行比较,认为建立的模型满足设计要求,为后续车架结构优化改进工作奠定了基础。     

基于模态振型叠加的结构振动形状优化研究

采用结构模态振型来定义结构的形状优化参数模型,以一组结构模态振型的叠加来重构结构表面形状,以结构振动响应为目标函数,采用遗传算法优化配置各阶模态振型的参与因子来优化结构形状,以达到降低结构振动响应水平的目的.以几何平板、半圆柱曲面为研究对象,计算结果表明该方法可以有效降低结构振动响应水平.     

聚氨酯泡沫塑料振动性能的试验研究

设计了泡沫塑料隔振材料振动特性试验装置,对一种增强型聚氨酯泡沫塑料隔振材料进行了试验.试验 结果表明,泡沫塑料隔振材料的振动特性不仅与振幅有关,还与振动频率有关;恢复力同时受频率和振幅的影 响,并与变形历史有关,具有非线性滞后特性;在振动情况下运动中泡沫塑料表现出动刚度非线性和阻尼非线性 的特性,变化十分复杂.      

某型变速器箱体振动噪声分析研究

以某新开发的变速器箱体为研究对象,利用HyperWorks软件建立该变速器箱体的有限元模型。对变速器箱体做自由模态分析和频率响应分析,得到其模态频率分布和相应振型,避开共振点,获得箱体表面振动的速度响应云图。最后对变速器箱体进行辐射噪声分析,提取箱体表面的噪声分布图以得到声辐射敏感区域,提出改进箱体结构的措施。该研究为变速器减震降噪提供重要参考。     

用有限单元法对车辆垂向振动的研究

用有限元方法研究车辆垂向振动仿真问题，提出了切合实际的计算模型，采用轨道不平顺的数值模拟作为车辆的外部激励源，并详细地分析了敞车车体自振频率和轨道不平顺对车辆振动响应及车体结构内力变化情况．