论文摘要
随着轨道车辆行业的高速发展,客车噪声不但严重影响旅客乘车的舒适度,而且也能引起轨道客车某些部件的早期疲劳损坏,从而降低轨道客车的使用寿命,在一定程度上制约了轨道交通的发展。因此,以某型铁路客车为研究对象,基于有限元和边界元法,对铁路客车结构-声场耦合系统噪声进行预测研究具有重要现实意义。本文主要开展了以下几方面的研究:首先,将铁路客车结构简化为板梁组合结构,利用I-DEAS软件建立该车结构的几何模型;并在研究结构—声场耦合模型中结构有限元模型和声腔有限元模型的接触技术的基础上,基于Hypermesh软件,建立车身结构有限元模型、车室内空腔有限元模型和结构—声场耦合有限元模型。其次,应用结构振动分析软件ANSYS和声学分析软件SYSNOISE,对客车进行结构振动模态、车厢空腔声学模态、结构—声场耦合系统模态分析。由于车厢空腔长度、宽度和高度方向的对称性,使得空腔声场的各阶模态振型左右、前后和上下对称;结构—声场耦合系统模态与没考虑流体的车身结构模态相比,第一阶模态频率变小,与车室空腔第一阶频率相近,其余各阶频率相差不大且振型相近。然后,对铁路客车车体转向架与底架接触位置施加垂向、纵向和横向的单位简谐激励力,在0～200Hz频率范围内对结构—声场耦合系统进行谐响应分析。求得在不同频率下车身结构的结构振动响应。最后,基于有限元和边界元法,对铁路客车的未考虑车室内装饰材料吸声性能的结构—声场耦合系统进行室内声场预测研究,根据ISO3381《车辆各种有轨车辆噪声测量》和ISO3095《铁道车辆噪声标准》确定场点平面及测试点,场点平面在大部分频率时的声压基本关于车体中心线左右对称;声场声压在110Hz频率最大为102dB,发生在客车中部;在各频率下室内声场相同位置,基于边界元方法得到的声压结果稍大于基于有限元得到的声压结果。测试点C点（0,0,1.2）A计权声压级最大为84.6dBA,其它各点A计权声压级最大声压值都在75dBA左右。