面向約束阻尼車輪的減振降噪性能提升方法.pdf

1、車輪噪聲是鐵路噪聲的主要噪聲源，抑制車輪振動噪聲是實現(xiàn)鐵路減振降噪的重要目標。本文針對車輪振動噪聲抑制需求，研究了基于約束阻尼車輪的減振降噪方法，并提出了兩種減振降噪性能提升方法:基于約束阻尼層割縫的性能提升方法和基于聲學黑洞的性能提升方法?；诩s束阻尼層割縫的方法是通過合理切割約束阻尼層，改變阻尼層剪切變形分布，提高車輪振動阻尼效果，達到抑制車輪振動的目的。而基于聲學黑洞的方法，則是將含約束阻尼層的聲學黑洞結(jié)構(gòu)應(yīng)用到列車車輪上，通過聲

2、學黑洞結(jié)構(gòu)將車輪振動能量吸收并耗散，達到抑制車輪振動的目的。另外，通過在聲學黑洞結(jié)構(gòu)中引入割縫，可更好地實現(xiàn)抑制車輪振動的作用。主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)約束阻尼車輪阻尼性能分析模型與影響參數(shù)分析。約束阻尼層結(jié)構(gòu)的性能與阻尼層和約束層的厚度有關(guān)，研究約束阻尼層厚度參數(shù)對車輪減振性能的影響規(guī)律對設(shè)計具有重要意義。基于商用軟件ABAQUS建立了單側(cè)敷設(shè)約束阻尼層的列車車輪的有限元模型，并引入結(jié)構(gòu)損耗因子以衡量約束阻尼車輪的阻

3、尼性能。通過諧響應(yīng)分析得出了約束層和阻尼層厚度對結(jié)構(gòu)損耗因子的影響。結(jié)果表明，隨著約束層厚度的增大，全頻段的結(jié)構(gòu)損耗因子不斷提高;而隨著阻尼層厚度的增大，高頻段的損耗因子不斷增大，而低頻段相反。綜合分析，針對本文中的標準車輪，阻尼層和約束層厚度均設(shè)為2mm可使車輪的減振性能達到較優(yōu)水平。
　　(2)基于約束阻尼層割縫的阻尼性能提升方法。約束阻尼層結(jié)構(gòu)的阻尼特性主要依賴于阻尼層的剪切變形模式，基于約束阻尼層割縫提高阻尼層的剪切性能是

4、提高車輪阻尼性能的有效方式。針對約束阻尼車輪，研究了約束阻尼層環(huán)向切割和徑向切割對車輪阻尼性能的影響。研究結(jié)果表明:合理布置割縫是改善高頻振動噪聲抑制效果的有效方法。環(huán)向割縫可抑制車輪個別模態(tài)的振動，但整體減振效果并不明顯;徑向割縫可大幅提高結(jié)構(gòu)高頻段車輪的結(jié)構(gòu)損耗因子，更好地抑制車輪振動。徑向割縫可使高頻段損耗因子提高10％-75％，對應(yīng)的模態(tài)峰值下降2dB-5dB，相當于振幅降低37％-68％。
　　(3)基于聲學黑洞的阻尼性

5、能提升方法。聲學黑洞結(jié)構(gòu)的減振性能依賴于黑洞的結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究聲學黑洞參數(shù)對結(jié)構(gòu)減振效果的影響尤為重要，且對標準車輪引入聲學黑洞是實現(xiàn)抑制車輪振動的有效方式。對含聲學黑洞的薄板進行有限元分析，分別討論了聲學黑洞曲率、尺寸和阻尼材料敷設(shè)區(qū)域?qū)Ρ“逭駝拥挠绊憽Ｗ詈髮囕啿贾寐晫W黑洞結(jié)構(gòu)，并在黑洞表面敷設(shè)約束阻尼層，計算車輪的諧響應(yīng)情況。結(jié)果表明，相對于原車輪，聲學黑洞車輪可以達到與約束阻尼車輪相類似的減振效果，并且對聲學黑洞進行合理的切割可以