钢轨噪声控制器的参数优化和降噪效果分析

论文摘要

轮轨振动是轮轨辐射噪声的主要因素。本文利用多自由度动力吸振原理和阻尼减振技术设计噪声控制器,降低钢轨振动,从而达到降低钢轨辐射噪声的目的。本文以钢轨和控制器为研究对象,综合运用有限元法、边界元法、实验测试,研究钢轨的动态特性以及钢轨的辐射声场。首先:为了使建立的有限元模型与实际情况更加接近,通过实验测得钢轨以及钢轨安装约束阻尼后,模型的整体阻尼。其次:本文用有限元法建立钢轨模型,进行模态分析,得到钢轨模型的固有频率和模态振型。通过锤击激振,得到钢轨的频响函数,实验得到钢轨的固有频率,结果与有限元计算结果基本一致;通过实验得到控制器对2m钢轨的减振降噪效果,并且建立有限元模型,质量块的个数与实验时控制器壳体中的钢球的个数、质量相同的情况下建立有限元模型,计算得到控制器的减振降噪效果;进而得到钢轨和控制器模型的合理性。再次:对控制器参数(质量块质量、质量块个数、质量块层间刚度、质量块层数)对25m钢轨减振降噪效果的影响分析。最后:对控制器参数进行优化,进而在满足设计要求和约束要求的条件下,得到控制器减振降噪效果最好时,控制器各个参数的取值。根据这些参数重新建立钢轨及控制器模型,计算控制器对25m钢轨的降噪效果。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 铁路噪声概况
• 1.2 动力吸振器研究概况
• 1.3 轮轨噪声的国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 2. 理论基础
• 2.1 模态分析
• 2.2 频率响应分析
• 2.2.1 直接频率响应分析
• 2.2.2 模态频率响应分析
• 2.2.3 模态法与直接法比较
• 2.3 有限元与边界元理论
• 2.3.1 有限元理论
• 2.3.2 边界元理论
• 2.4 本章小结
• 3. 2m钢轨的固有参数识别
• 3.1 基于MSC.Nastran的模态分析
• 3.1.1 模态分析
• 3.1.2 钢轨的建模
• 3.1.3 钢轨模态分析和计算结果
• 3.1.4 钢轨的频率响应分析
• 3.2 基于实验的2m钢轨固有频率测试
• 3.2.1 实验准备
• 3.2.2 测试设备、原理和注意事项
• 3.2.3 实验结果的分析处理
• 3.3 有限元分析结果与实验结果对比
• 3.4 阻尼值测量
• 3.4.1 未加约束阻尼
• 3.4.2 加约束阻尼
• 3.5 本章小结
• 4. 钢轨噪声控制器对2m钢轨模型的降噪效果分析
• 4.1 钢轨激振力和表面振速的关系
• 4.2 钢轨振动声辐射研究
• 4.2.1 MSC.Nastran频率响应分析
• 4.2.2 钢轨的边界元声辐射分析
• 4.2.3 Sysnoise计算降噪效果
• 4.3 基于实验的2m钢轨的降噪效果测试
• 4.4 仿真降噪效果和实验降噪效果对比
• 4.5 本章小结
• 5. 钢轨噪声控制器对25m钢轨模型的降噪效果分析
• 5.1 列车对钢轨振动的影响分析
• 5.2 约束阻尼的降噪效果
• 5.3 线路实测钢轨的振动情况
• 5.4 钢轨噪声控制器参数对25m钢轨模型的降噪效果的影响分析
• 5.4.1 25m轨道和噪声控制器模型
• 5.4.2 钢轨噪声控制器参数对其减振降噪效果的影响分析
• 5.5 钢轨噪声控制器对25m钢轨模型降噪效果分析
• 5.5.1 未加噪声控制器
• 5.5.2 加钢轨噪声控制器后
• 5.6 本章小结
• 6 钢轨噪声控制器参数优化分析
• 6.1 建立有限元模型
• 6.1.1 ANSYS建模
• 6.1.2 约束处理
• 6.2 控制器优化的数学模型
• 6.2.1 约束条件
• 6.2.2 优化设计变量
• 6.2.3 目标函数
• 6.3 集成优化方案及结果
• 6.4 优化后控制器降噪效果
• 6.5 改进后的钢轨噪声控制器
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 学位论文数据集