学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高速动车组结构振动与噪声预测研究

作　者: 张倍
导　师: 卢碧红；谢素明
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高速动车组有限元法边界元法动力优化
分类号: U266
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着铁路客车的迅速发展和列车运行速度的大幅度提升,结构振动引发的部件疲劳问题和车内噪声问题日益突出。因此,本文以某CRH3高速动车组中间车为研究对象,基于有限元法和边界元法,对结构振动引起的室内噪声进行数值仿真分析；基于改进的可行方向法,以转向架部件为研究对象,进行动力优化分析。主要研究工作如下：首先,在对某CRH3高速动车组中间车的车身结构、连接方式及焊接关系进行全面了解后,建立了车身结构有限元模型；采用Block Lanczos法,对车身进行了无约束自由模态分析；采用直接积分法,对车体在单位激励载荷作用下的频率响应进行了分析。计算结果表明：车体结构的低阶模态显示出整体性,在较高频率段,主要以局部模态为主;在激励力载荷作用下,车身结构的振动形式主要表现为车顶、底架和侧墙的局部变形,其中车底两端局部和侧墙局部振动响应变形较大。其次,采用实体单元建立了车内声腔有限元模型；对有、无座椅条件下的室内空腔声学模态进行计算,并与车身结构模态计算结果进行对比。计算结果表明包含座椅的室内空腔声学模态在13.6Hz、27.7Hz和34.3Hz时,与车身结构模态振动频率非常接近,可能会产生耦合现象,加大车内噪声。然后,建立车身结构的边界元模型,研究了激励载荷作用下车内声学特性情况。分析了在20-200Hz频率范围内车内6个测试点的声压值,获得了出现声压级峰值的5个频率：42Hz、64Hz、128Hz、134Hz、144Hz;给出了在这些频率处的室内纵、横向域平面内的声压级分布云图,讨论了添加吸声系数对域平面声压值及分布情况的影响；将车体壁板划分为33组面板,并对这些面板进行声学贡献度分析,给出了峰值频率处各组板件对车体中心参考点的声压贡献直方图,根据这些面板组贡献度的正负及数值大小,为降低室内噪声的结构修改措施提供理论依据。最后,为解决CRH3高速动车组运行时转向架部件结构的固有频率分布与轮轨激扰的频率分布接近问题,对转向架部件进行特征值灵敏度分析,确定部件结构参数对固有频率的灵敏程度。然后,选取灵敏结构参数为设计变量,采用改进的可行方向法对转向架部件以频率为约束条件、重量最小化为目标函数进行动力优化设计。优化后的转向架部件的一阶频率提高至42Hz,从而使动车组运行具有更高的安全性。本课题得到国际科技合作项目(编号：2010DF80050)及铁道部科技研究开发计划(编号：2009J005-C)的资助。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 本文研究的目的与意义  7-8
  1.2 高速列车振动噪声研究现状  8-12
    1.2.1 高速列车噪声产生原因  8-9
    1.2.2 车内噪声预测研究概况  9-11
    1.2.3 结构动态特性优化概况  11-12
  1.3 本文主要研究内容  12-14
第二章基于有限元法的CRH3高速动车组中间车振动与响应分析  14-28
  2.1 结构振动算法原理  14-20
    2.1.1 结构模态分析原理  14-19
    2.1.2 结构频率响应分析原理  19-20
  2.2 Patran&Nastran软件介绍  20-21
  2.3 车身结构有限元模型  21-23
  2.4 车身结构模态分析  23-25
  2.5 车身频率响应分析  25-27
  本章小结  27-28
第三章基于有限元法的CRH3高速动车组中间车室内声学模态分析  28-34
  3.1 声学模态算法原理  28-29
  3.2 Sysnoise软件介绍及分析流程  29-30
  3.3 室内声学模态分析  30-33
  本章小结  33-34
第四章基于边界元法的CRH3高速动车组中间车室内噪声预测  34-53
  4.1 边界元算法原理  34-39
    4.1.1 积分方程式  34-35
    4.1.2 边界积分方程式  35-36
    4.1.3 边界元的离散化及解法  36-38
    4.1.4 车内声场边界条件及积分方程  38-39
  4.2 动车组室内噪声的评定标准  39
  4.3 车身边界元模型及室内场点声学计算  39-42
  4.4 有、无吸声系数的域平面声压计算  42-45
  4.5 车身板件声学贡献度分析  45-52
  本章小结  52-53
第五章 CRH3高速动车组转向架部件的动力优化  53-63
  5.1 转向架部件的有限元模型及模态分析  53-55
  5.2 转向架部件的特征值灵敏度分析  55-58
    5.2.1 结构动态特征值灵敏度算法原理  55-57
    5.2.2 灵敏度分析  57-58
  5.3 转向架部件的动力优化  58-61
    5.3.1 结构优化算法原理  58-60
    5.3.2 动力优化  60-61
  5.4 转向架部件动力优化后的强度和模态分析  61-62
  本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-67
攻读硕士学位期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

高速动车组结构振动与噪声预测研究

内容摘要

全文目录

相似论文