本文關(guān)鍵詞：基于響應(yīng)面法的軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)—聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：近年來(lái)我國(guó)城市軌道交通發(fā)展迅速,隨之產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)與噪聲問題日益突出。其中軌道交通箱型梁振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲以低頻為主,傳播過(guò)程中不容易衰減,且高架線聲源位置高,噪聲影響范圍大,加上低頻噪聲穿透力強(qiáng),對(duì)人體健康危害極大,也直接引發(fā)大量居民投訴。因此針對(duì)具有低頻特征的箱形梁結(jié)構(gòu)噪聲控制開展研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將有限元法與邊界元法相結(jié)合,建立軌道交通箱型梁有限元-邊界元耦合聲學(xué)計(jì)算模型,在通過(guò)數(shù)值仿真技術(shù)摸清箱形梁結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噪聲輻射的影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,基于響應(yīng)面法建立軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,從結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度尋求降低箱型橋梁低頻結(jié)構(gòu)噪聲的新途徑。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先基于UM軟件建立車輛-軌道耦合系統(tǒng)模型,求解軌道不平順條件下的輪軌作用力;然后將輪軌垂向作用力模擬加載到軌道-橋梁動(dòng)力學(xué)模型上,實(shí)現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)各子系統(tǒng)的耦合。(2)建立箱形梁三維實(shí)體有限元模型,以軌道不平順條件下的輪軌垂向作用力為系統(tǒng)激振輸入,得到橋梁結(jié)構(gòu)在列車荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)。將箱形梁有限元模型分析得出的每個(gè)頻率點(diǎn)處模型表面的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度作為邊界條件輸入箱形梁聲學(xué)邊界元模型,求解箱形梁的聲輻射特性。(3)采用箱型梁有限元-邊界元耦合聲學(xué)計(jì)算模型分析計(jì)算軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲輻射特性,對(duì)跨中斷面各振動(dòng)響應(yīng)輸出點(diǎn)的加速度頻譜進(jìn)行分析,并求解跨中斷面各受聲點(diǎn)的線性聲壓級(jí)及二維聲場(chǎng)分布。并對(duì)箱型梁結(jié)構(gòu)參數(shù)(梁高、面板寬度、面板厚度、腹板傾角大小及腔室結(jié)構(gòu)等)對(duì)噪聲輻射的影響進(jìn)行研究。(4)在對(duì)軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲輻射特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)箱型梁的結(jié)構(gòu)形式采取適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)措施(如腹板開孔、腹板置于軌道下方、腹板增加橫肋及設(shè)置翼緣橫隔板等),探索這些改進(jìn)措施是否能夠減振降噪,并對(duì)其效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。(5)將響應(yīng)面法引入到軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,用箱型梁聲學(xué)響應(yīng)面模型代替復(fù)雜的、具有大量自由度的結(jié)構(gòu)聲學(xué)數(shù)值仿真模型,結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面法和優(yōu)化算法建立了基于響應(yīng)面法的軌道交通箱型梁結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能優(yōu)化模型,研究了軌道交通箱型梁在列車荷載作用下的結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性優(yōu)化問題,以32m雙線簡(jiǎn)支箱型梁為研究對(duì)象,在建立目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)響應(yīng)面的基礎(chǔ)上,采用優(yōu)化算法對(duì)箱型梁結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行誤差分析。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U442.5

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4 黃e，

本文編號(hào)：1248160