申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2024-03-15

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN117910276B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2024.05.07#实质审查的生效;2024.04.19#公开

摘要：本发明公开了一种长浮置板辐射噪声控制方法，涉及长浮置板辐射噪声控制技术领域，包括以下步骤：S1、测试得到长浮置板噪声的主频率；S2、对长浮置板模态分析，找到长浮置板噪声主频率对应的振型图和参振模态质量；S3、通过振型图将TMD设置在振型的波峰和波谷位置；S4、通过车辆‑轨道‑TMD耦合动力学分析模型反复迭代TMD的参数，直到满足减振降噪效果。本发明通过建立含TMD的车辆‑轨道‑TMD耦合动力学分析模型，验证TMD对振动噪声的控制效果，确定了TMD的布置形式和产品参数；本发明的调谐质量减振器TMD结构利用阻尼套筒代替现有技术中的弹簧结构，利用硫化橡胶、聚氨酯等代替阻尼液，结构更简单。

主权项：1.一种长浮置板辐射噪声控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过长浮置板噪声特性测试得到长浮置板噪声的主频率；S2、对长浮置板模态分析，找到长浮置板噪声主频率对应的振型图和参振模态质量；S3、通过振型图将调谐质量减振器TMD设置在振型的波峰和波谷位置；S4、通过车辆-轨道-TMD耦合动力学分析模型反复迭代调谐质量减振器TMD的参数，直到满足减振降噪效果；所述车辆-轨道-TMD耦合动力学分析模型由车辆子系统、轨道子系统和轮轨子系统构成；所述车辆子系统采用多刚体动力学理论建立列车空间三维动力学模型；模型中考虑车辆一系悬挂（13）、二系悬挂（11）刚度和阻尼的非线性特性以及车体横向止挡、抗侧滚扭杆、抗蛇形减振器非线性特性；车辆各自由度的运动方程用矩阵表示为： ；式中，为车辆的质量矩阵；为车辆的阻尼矩阵；为车辆的刚度矩阵；用于车辆系统上的动力荷载矩阵，为车辆的位移矩阵，为车辆的速度矩阵，为车辆的加速度矩阵；轨道子系统由钢轨（15）、WTMD、扣件（16）、浮置板（5）、弹簧隔振器（18）、基础（21）和CA砂浆层（22）组成；浮置板（5）考虑成柔性体，扣件（16）、弹簧隔振器（18）、TMD（19）弹性元件用弹簧阻尼单元代替；其中扣件（16）采用弹簧-阻尼单元进行模拟；弹簧隔振器（18）采用非线性弹簧力元模拟；CA砂浆层（22）采用均布的弹簧-阻尼单元进行模拟；TMD（19）采用质量、弹簧-阻尼振动系统模拟；架构（12）用于连接车体、轮对（14）和悬挂系统；轮对（14）用于支撑整个架构（12）、车体重量，并将轮轨力从车体传递到轨道上；剪力铰（20）用于连接两个相邻浮置板，并传递浮置板之间的剪切力；钢轨（15）采用3D数值铁木辛柯梁模型；轨道板系统由有限元建立，根据模态综合法，其无阻尼动力学方程为： ；式中，为结构内部的节点位移，为界面处节点的位移，为边界处的内力列阵，、均为轨道系统的质量矩阵，均为轨道系统的刚度，为结构内部节点的加速度矩阵，为界面处节点的加速度矩阵；其中，节点位移为： ；其中，为模态矩阵，为模态坐标，为固定界面的主模态矩阵，为约束模态矩阵，为界面处节点的模态坐标，为内部节点的模态坐标；特征值分析通过下式进行： ；式中，；，为结构频率，为刚度矩阵，为质量矩阵，为正则化矩阵，为模态矩阵；通过正则化和变换矩阵，得到正交化的模态矩阵： ；式中，为模态矩阵，T为变换矩阵；阻尼矩阵通过模态阻尼比给出，对每阶模态赋予相同或不同阻尼比，因此在无阻尼动力学方程中引入阻尼矩阵： ；则柔性体的动力学方程为： ；其中， ； ； F； ； 为第n阶振型的阻尼比，为结构的第n阶频率，F为力矩阵，为模态矩阵，为位移矩阵，为广义力矩阵，为广义质量矩阵，为广义阻尼矩阵，为广义刚度矩阵，为广义模态位移矩阵，为广义模态的一阶导矩阵，为广义模态二阶导矩阵；通过轮轨的相互作用关系可以将车辆子系统和浮置板轨道子系统联系起来，轮轨作用可以通过轮轨切向力和法向力代替；轮轨接触采用多点非赫兹接触模型，法向接触力的合力的计算表达式为： ；式中，N为法向力合力，px,y为法向接触压力分布函数，E为弹性模量，为泊松比，为虚拟渗透量，为接触斑区域边缘坐标，、分别接触斑左、右边缘距离；多点非赫兹接触模型利用每个接触斑的等效椭圆计算每个接触斑的Kalker线性系数，得各个接触斑上的柔度系数： ，，；式中，、、分别为在纵向、横向、自旋方向上的柔度系数，、、分别为在纵向、横向、自旋方向上的Kalker系数，G为剪切模量，为第个接触斑的接触面积，xliy为第个接触斑区域边缘坐标，、分别为第个接触斑左、右边缘距离；再使用FASTSIM求解轮轨切向力，多次迭代模型中TMD的参数，直到能够满足设计的减振降噪效果要求。

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百度查询： 西南交通大学 一种长浮置板辐射噪声控制方法

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