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高速列车枕梁区域隔音降噪研究与测试

来源:论文联盟  作者:梁永廷 [字体: ]

高速列车枕梁区域隔音降噪研究与测试

1 前言
  高速列车车内噪声水平是列车乘坐舒适性的重要指标之一,同时也是列车技术研究难点之一。通过噪声特性的测试结果表明,列车高速行驶时枕梁区域产生的噪声为严重区域之一,为此对该区域进行研究分析有一定地必要性和意义。
  2 隔音仿真预测方法
  隔声仿真计算主要利用有限元法(FEM)、统计能量法(SEA)等方法。本文主要采用统计能量法(SEA)中常用的混合求解法(FE-SEA)及其隔声仿真预测模型作相应浅析。
  2.1 统计能量-有限元混合方法
  在混合FE-SEA理论中,认为SEA子系统分为直达场和混响场,结构的整体刚度矩阵由FE子系统和SEA子系统直达场的刚度矩阵耦合得到。FE子系统通过此刚度矩阵与SEA子系统在连接初耦合,并受到SEA子系统所施加的作用力,再通过此作用力向SEA子系统的混响场传递能量。
  2.2 FE-SEA隔声仿真预测模型
  在VA One模拟环境中建立FE-SEA隔声预测模型,为10mm铝板的隔声预测模型,按照求解频段范围(每个波长内最少4个单元)本文由论文联盟http://www.LWlM.COm收集整理将铝板划分有限元壳单元网格,在网格两侧分别建立SEA声腔,在其中一个声腔上施加混响声场(DIF),作为声源室,而另一个声腔则作为接收室,最后,将有限元网格与两个声腔建立Hybrid面连接,如图1所示。
  3 主要研究技术内容
  3.1 铝型材填充长纤维玻璃棉对隔声量影响的仿真计算与测试
  所用模型仍为在2.2中验证过的铝型材FE-SEA(低频等效)隔声预测模型,如图2所示,在中高频铝型材模型间夹空腔上设置吸声系数,以模拟在空腔中添加吸声材料的情形;由于低频等效板没有间夹空腔,无法设置吸声系数,同时考虑到在铝型材在低频段的隔声主要受质量定律的影响,因此对应于吸声材料的填充,只需适当增大等效板的面密度即可。
  为此,探究在铝型材空腔内填充吸声材料对其隔声特性的影响规律,分别设置吸声系数为0、0.01和0.1的3组计算工况,对应吸声材料的填充质量分别为0kg、1kg和2kg,见表2。将3组工况的频率隔声量与计权隔声量的计算結果分别如图3和表1所示。
  由图3和表1可见,空气腔吸声系数增大,铝型材在全频段的隔声量都会提升,计权隔声量随之提升;即在铝型材间隙空腔中填充吸声材料,有助于提高其整体隔声水平,且吸声材料的吸声性能越好,铝型材的隔声量提升也越多。
  3.2 消音涂瓷与阻尼浆复合结构对阻尼比贡献值的测试
  采用脉冲振动测量法,试验中确保同意的加速度力锤与加速度传感器,保证数据的可比性。测量范围0~2000Hz,采样频率为2.56×2000Hz,采样点数4196点,频率分辨率为1.25Hz。
  3.3 整体隔声量预估
  由于多层复合结构的复杂性与不确定性因素过多,整体结构的噪声仿真模拟非常难以实现并且准确率无法保证,现阶段只从各层介质材料特性对整体结构的影响进行推论。
  (1)进行型材填充,对型材的填充可在400Hz以上频段最大单体降噪6dB,预计会对整体地板结构隔声量贡献1.0~1.5dB;
  (2)采用新材料消音涂瓷,抑制1000Hz以下低频振动噪声,预计会对整体地板结构隔声量贡献0.5~1.0dB;
  综合所有材料的贡献值,预计整体隔声量增加1.5~2.5dB。
  4 结论
  通过对复合新材料以及组合结构进行声学仿真计算与测试,对各层材料介质的声学性能有了进一步的解,并根据其特性对整体结构的隔声量提升进行了预估,证明了预研究技术方案中的声学结构在改善噪声的同时,也为高速列车整车或其他关键区域的隔音降噪技术研究提供了参考和研究方法。

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