城市轨道交通钢轨的动力吸振技术及其应用研究

论文摘要

轮轨噪声是地铁、轻轨在正常行进过程中产生噪声的主要部分,钢轨辐射噪声不容忽视。在本文中以钢轨动力吸振器为研究对象,以主振系统振幅最小为研究目标,综合运用ANSYS有限元分析,锤击实验法,SYSNOISE钢轨辐射声场计算等方法对钢轨振动固有频率,钢轨振动特性,钢轨辐射声场及动力吸振器降噪效果进行分析计算。应用PROE软件建立钢轨模型,应用ANSYS软件对其进行模态分析。采用锤击法进行实验测试钢轨振动固有频率,并对比ANSYS模态分析结果与实验所测固有频率,验证钢轨模型的正确性;分别对不同钢轨枕距,不同钢轨类型的情况进行模态分析,分析枕距、钢轨类型的变化对钢轨振动固有频率及钢轨振型的影响。对钢轨进行横向、垂向激励,并在钢轨轨头、轨头侧、轨腰、轨底中、轨底侧5个部位布置加速度传感器测量振动加速度,应用声级计测量振动噪声。对振动信号与噪声信号进行分析,得出钢轨振动主要频率段;计算振动加速度信号与噪声信号的相干系数,分析振动、噪声的相干性。这些工作为钢轨动力吸振器的设计提供了依据。采用参数对比方法,对钢轨——动力吸振器系统的质量比、固有频率比、阻尼比对动力吸振器性能的影响进行分析并确定其值。针对实际情况确定动力吸振器的质量,刚度及阻尼系数,吸振器各部位尺寸及放置位置。为了检验所设计动力吸振器的降噪性能,分别对钢轨施加不同载荷,应用SYSNOISE软件对加动力吸振器前后的钢轨辐射声场进行计算,并通过实验进行效果验证。结果表明,所设计动力吸振器可以达到减振降噪的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外在城市轨道减振降噪方面的研究现状
• 1.2.2 国内在城市轨道减振降噪方面的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 钢轨的模态分析
• 2.1 模态分析理论
• 2.1.1 模态分析
• 2.1.2 系统的固有频率及固有振型
• 2.2 钢轨模态分析
• 2.3 基于实验的钢轨固有频率测试
• 2.3.1 实验目的及实验原理
• 2.3.2 实验设备
• 2.3.3 实验方案图
• 2.3.4 实验结果的分析处理
• 2.4 钢轨枕距及钢轨类型对钢轨振动的影响
• 2.4.1 钢轨枕距对钢轨振动的影响
• 2.4.2 钢轨类型对钢轨振动的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 钢轨振动特性分析
• 3.1 横向激励下钢轨横向振动特性分析
• 3.2 垂向激励下钢轨垂向振动特性分析
• 3.3 横向激励下钢轨振动特性有限元分析
• 3.4 钢轨振动与噪声相干性分析
• 3.4.1 相干函数概念
• 3.4.2 钢轨振动与噪声相干性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 动力吸振器的设计
• 4.1 阻尼动力吸振器工作原理
• 4.2 阻尼动力吸振器设计步骤
• 4.3 钢轨动力吸振器参数优化及结构设计
• 4.3.1 钢轨——动力吸振器模型及其参数对主振系统的影响
• 4.3.2 钢轨——动力吸振器参数优化
• 4.3.3 动力吸振器设计
• 4.3.4 动力吸振器安装位置的确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 动力吸振器性能分析及效果实验验证
• 5.1 钢轨边界元辐射声场分析
• 5.1.1 SYSNOISE——有限元与边界元理论
• 5.1.2 SYSNOISE 间接边界元法计算声场基本理论
• 5.2 钢轨辐射声场计算
• 5.2.1 钢轨辐射声场计算过程
• 5.2.2 钢轨辐射声场计算
• 5.3 动力吸振器减振降噪效果实验验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历