基于2.5维有限元-边界元的高速列车车体铝型材声振特性研究

• 作者: 邓铁松 肖新标 圣小珍
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 2.5维有限元法 2.5维边界元法 高速列车 铝型材 振动声辐射 隔声
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 机械动力学
• 页码范围: 97-107
• 页数: 11页
• 分类号: TG156
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2022.01.097

摘要

铝型材作为高速列车车体层状复合结构的主要部件,声振性能的优劣直接影响车内声学环境和乘车舒适度.由于铝型材尺寸庞大、结构复杂,解析模型和传统的有限元/边界元法对其声振特性的预测存在一定的局限.铝型材截面几何特征和材料属性沿纵向均匀一致分布,当结构波长远大于结构尺寸时,可视为典型的波导结构,2.5维有限元-边界元法被广泛认为是研究其声振特性最合适的方法之一.因此,基于2.5维有限元法建立了铝型材的波动模型,研究了铝型材的波传播特征;基于2.5维边界元法建立了铝型材两侧声场的预测模型,同时,结合结构与声场的边界耦合条件,建立了铝型材的2.5维有限元-边界元声辐射和隔声模型,分析了力激励位置对结构振动响应、辐射声功率及辐射效率的影响,讨论了混响声场激励下边界条件对结构隔声性能的影响,提出了一种基于频散特性的将铝型材等效为均质板的方法.研究结果表明,在低频和高频,结构振动分别以截面的整体变形和局部变形的特征波为主;等效均质板的弯曲波频散与铝型材的整体弯曲波频散吻合很好;力激励位置对结构的振动响应和辐射声功率影响显著,对辐射效率影响很小;声激励下,边界条件只对结构在刚度控制区的隔声影响显著,约束约强,隔声越大.这些研究结果对高速列车车体型材结构减振降噪措施的进一步研究提供了理论依据.