高速铁路简支箱梁结构噪声的SEA方法

论文摘要

桥梁结构作为我国高速铁路的重要组成部分,主要采用混凝土箱形梁结构。研究表明,该结构辐射的“二次噪声”主要以低频为主,不可避免的会对沿线的居民带来一定伤害。因此,研究桥梁结构振动引起的噪声具有一定的现实意义。桥梁结构振动引起的声辐射本质上是流固耦合的问题,这是各国学者公认的难题。目前,国内外关于结构噪声的计算方法主要有：有限元法、边界元法和统计能量分析法。其中,有限元法常与边界元法一起使用,采用这两种方法预测结构噪声时,其计算效率较低,且仅能预测低频下的噪声。本文尝试采用有限元与统计能量分析的方法结合,预测桥梁结构的噪声,主要工作如下：（1）根据统计能量分析的基本原理,分析了当列车过桥时,铁路箱梁各部分之间的功率流传递关系,并以此为依据,划分了桥梁结构子系统；然后,通过Thompson的功率流传递理论和Remington的声辐射理论,分别得出了桥梁结构输入功率与子系统平均振动响应、子系统平均振动响应与噪声声压级之间的关系,进而建立了桥梁结构辐射噪声的SEA预测模型。（2）对箱形梁输入功率中的重要参数结构导纳单独进行了研究,详细介绍了采用有限元法计算结构导纳的过程,并探讨了影响结构导纳结果的主要因素。（3）利用车-线-桥耦合振动分析软件BDAP V2.0,计算了箱形梁结构辐射噪声中所需参数（钢轨竖向振动速度、扣件反力等）,并利用MATLAB软件对其结果进行了频谱分析,使他们可以直接被SEA预测模型采用。（4）将各计算参数代入桥梁结构辐射噪声的SEA预测模型中,借助于MATLAB软件,得出了箱形梁结构的辐射噪声,并对影响桥梁结构噪声辐射的主要因素进行了讨论。本文验证了利用统计能量分析计算桥梁结构辐射噪声的可行性,为今后桥梁结构噪声的理论计算提供了借鉴与参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 SEA的发展概述
• 1.3 SEA的基本理论
• 1.4 子系统的确定
• 1.5 SEA法的主要参数
• 1.5.1 模态密度
• 1.5.2 内损耗因子
• 1.5.3 耦合损耗因子
• 1.6 SEA在桥梁结构噪声预测中的应用
• 1.7 本文研究内容
• 第2章 桥梁结构噪声SEA计算参数
• 2.1 倍频程与A声级
• 2.2 轮轨相互作用
• 2.3 钢轨的损失因子
• 2.4 桥梁结构输入功率
• 2.5 桥梁结构导纳
• 2.6 桥梁各部分平均响应
• 2.7 声辐射
• 2.8 辐射比
• 2.9 本章小结
• 第3章 高速铁路简支箱形梁的导纳
• 3.1 导纳的概念
• 3.2 箱形梁的有限元模型
• 3.3 激励力作用位置的影响
• 3.4 板厚的变化
• 3.5 阻尼比的变化
• 3.6 本章小结
• 第4章 高速铁路简支箱形梁的声辐射
• 4.1.车-线-桥模型的建立
• 4.2 箱形梁的振动
• 4.2.1 桥梁结构子系统
• 4.2.2 钢轨竖向振动
• 4.2.3 子系统振动
• 4.3 桥梁结构辐射噪声
• 4.4 桥梁结构的减振降噪
• 4.4.1 扣件刚度
• 4.4.2 列车速度
• 4.4.3 钢轨损耗因子
• 4.4.4 桥梁结构损耗因子
• 4.4.5 板厚
• 4.5 本章小结
• 总结
• 1 总结
• 2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目