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.pdf

1、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(wèn)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(kāi)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)

2、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。
　?。?）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

3、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。
　?。?）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)

4、等）對(duì)噪聲輻射的影響進(jìn)行研究。
　?。?）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(kāi)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)。
　?。?）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