高速列車車廂壁板的隔聲研究.pdf

1、車內(nèi)噪聲是評(píng)價(jià)高速列車性能的一項(xiàng)指標(biāo)，目前對(duì)車內(nèi)噪聲控制的研究遠(yuǎn)落后于高速列車的發(fā)展。列車高速運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生劇烈的輪軌噪聲、氣動(dòng)噪聲等，這些噪聲一部分傳向無(wú)窮遠(yuǎn)，一部分則透過(guò)車廂壁板傳入車內(nèi)。提高車廂壁板的隔聲性能是控制車內(nèi)噪聲的主要措施之一。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:車外噪聲隨列車速度的提高而增大，列車運(yùn)營(yíng)速度的提高與車體輕量化設(shè)計(jì)給車內(nèi)噪聲控制增加了難度，這就要求在車廂設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮壁板的隔聲問(wèn)題，在一定范圍內(nèi)合理調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)以獲得最優(yōu)隔聲性能

2、。本文以國(guó)產(chǎn)CRH2型動(dòng)車組車廂側(cè)壁板為主要研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了一等車、二等車車窗與車體型材的隔聲特性。論文首先結(jié)合高速列車車外噪聲源特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)不同時(shí)速下車外噪聲頻譜特性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明:車外總體噪聲隨車速提高而增大，噪聲成分隨之變化，其中以中低頻輪軌噪聲和中高頻空氣動(dòng)力噪聲為主。分析高速列車車內(nèi)噪聲測(cè)量結(jié)果表明:車內(nèi)主要噪聲頻率在8kHz以下，其中100Hz～200Hz之間A計(jì)權(quán)噪聲最大，頭車與尾車車內(nèi)噪聲有較大區(qū)別。<

3、br>　　車廂側(cè)壁板主要由車窗與車體型材組成，可以簡(jiǎn)化為雙層玻璃與雙層鋁合金加筋板組成的組合板。理論解析的方法只能給出雙層玻璃的隔聲特性曲線，其具體隔聲量則難以計(jì)算，對(duì)于雙層鋁合金加筋板更是難以建立其數(shù)理模型。本文通過(guò)有限元的方法計(jì)算分析了雙層玻璃與雙層鋁合金加筋板的隔聲量。首先借助大型通用有限元軟件ANSYS建立了雙層車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的有限元幾何模型，建模過(guò)程中沒(méi)有過(guò)度簡(jiǎn)化，保留了車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的真實(shí)結(jié)構(gòu);然后基

4、于專業(yè)聲學(xué)有限元軟件ACTRAN計(jì)算得到了車窗玻璃與鋁合金加筋板的隔聲量曲線及各頻率下的振動(dòng)信息;最后依據(jù)組合板的隔聲理論計(jì)算得到了車廂側(cè)壁板的整體隔聲量曲線。根據(jù)車廂內(nèi)外噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)車廂壁板的整體隔聲量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)合板隔聲的基本理論提出了車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的改進(jìn)措施。依據(jù)改進(jìn)措施重新建立車窗玻璃與雙層鋁合金加筋板的有限元模型，并求解其隔聲量，所得結(jié)果證明了改進(jìn)措施的可行性，經(jīng)改進(jìn)提高了車廂側(cè)壁板的整體隔聲性能。研究過(guò)程中

5、還得到如下結(jié)論:
　　(1)雙層玻璃的隔聲低谷主要由車窗玻璃的整體共振及低階模態(tài)共振引起，整體共振頻率附近隔聲量最低，增加玻璃的阻尼系數(shù)能有效提高該頻段的隔聲量。
　　(2)在低頻下，雙層鋁合金加筋板的隔聲量主要與整體剛度有關(guān)，隨頻率升高而降低。隔聲低谷主要由層板局部劇烈振動(dòng)引起。筋板支撐間距是影響隔聲低谷所處頻率的因素之一。
　　(3)在400Hz以下的低頻區(qū)域，雙層鋁合金加筋板的隔聲量遠(yuǎn)高于車窗玻璃的隔聲量。400

6、Hz至1200Hz為車廂側(cè)板的第一個(gè)隔聲低谷，此時(shí)雙層鋁合金加筋板的隔聲量低于車窗的隔聲量。1200Hz至2400Hz，雙層鋁合金加筋板的隔聲量高于車窗隔聲量，2400Hz至4kHz車窗與雙層鋁合金加筋板的隔聲量基本相同，整體隔聲量處于低谷。4kHz至8kHz，車體型材的隔聲量低于車窗的隔聲量。
　　(4)在隔聲低谷頻率處，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度與振動(dòng)位移為極大值，增加材料的阻尼系數(shù)能有效的消耗聲能量，是改善由于共振引起隔聲低谷的有效措施