基于輪對-軌道模型的曲線尖叫噪聲的有限元研究.pdf

1、鐵路噪聲問題因其對環(huán)境的負面影響而引起了人們的廣泛關(guān)注；同時，也制約著高速鐵路和城市軌道交通的發(fā)展。一些線路不可避免地存在小半徑曲線，伴隨發(fā)生的曲線尖叫噪聲是輪軌噪聲的主要形式之一。因涉及到動力學(xué)、摩擦學(xué)和聲學(xué)振動領(lǐng)域的交叉，曲線尖叫噪聲問題變得十分復(fù)雜。
　　 本文的工作從研究車輛通過小半徑曲線時輪軌系統(tǒng)的摩擦振動穩(wěn)定性入手，根據(jù)振動失穩(wěn)同噪聲之間的聯(lián)系，闡述曲線尖叫噪聲的產(chǎn)生機理，分析不穩(wěn)定振動的模態(tài)特征參數(shù)，研究摩擦行為在

2、輪軌振動耦合過程中的作用。建立了由輪對、鋼軌和軌道支撐單元構(gòu)成的輪軌系統(tǒng)三維實體有限元模型，計算結(jié)果表明：
　　 (1)橫向飽和蠕滑力的耦合作用導(dǎo)致輪軌振動出現(xiàn)動態(tài)失穩(wěn)，引起曲線尖叫噪聲。噪聲的振源為內(nèi)側(cè)輪軌，以車輪輪輞的軸向振動和鋼軌的垂向振動為主。
　　 (2)聲源的振動屬于摩擦自激振動。輪軌自激振動的機理是輪輞的軸向振動模態(tài)和鋼軌的垂向振動模態(tài)發(fā)生耦合。
　　 (3)摩擦系數(shù)直接制約著系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于系統(tǒng)

3、存在的諸多不穩(wěn)定模態(tài)個體而言，存在著臨界摩擦系數(shù)。當摩擦系數(shù)大于某個不穩(wěn)定模態(tài)的臨界摩擦系數(shù)時，輪軌系統(tǒng)出現(xiàn)對應(yīng)頻率的自激振動。
　　 (4)軌道支撐剛度影響著摩擦力的耦合效應(yīng)的強弱。這種影響實質(zhì)上是由垂向支撐剛度決定的，與橫向支撐剛度無關(guān)。存在著抑制、增強和微弱影響三種作用形式，對應(yīng)著不同的不穩(wěn)定模態(tài)個體。理論上，存在理想的軌道支撐剛度以降低尖叫噪聲發(fā)生的可能性。
　　 (5)軸重的差異沒有引起系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯的變化。在