2.5维有限元—边界元方法分析高速铁路无砟轨道振动及声辐射特性

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文2.5维有限元—边界元方法分析高速铁路无砟轨道振动及声辐射特性学位申请人：罗贤能学科专业：道路与铁道工程指导教师：冯青松教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方

2、外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名_______

3、_____导师签名__________日期___________摘要2.5维有限元-边界元法分析高速铁路无砟轨道振动及声辐射特性摘要本文在总结了大量国内外学者关于高速列车运行时诱发轨道结构振动噪声研究的基础上，采用2.5维有限元-边界元法，建立了钢轨、轨道板及轨道结构模型。其中，采用2.5维有限元模拟了钢轨、轨道板及轨道结构，采用2.5维边界元模拟了钢轨、轨道板及轨道结构所接触的大气，探讨了在单位谐荷载作下钢轨、轨道板及轨道结构振动特性及声辐射特性。同时也采取减振降噪的措施建立了阻尼钢轨、动力吸振式钢轨、阻尼动力吸振式钢轨、隔声裙轨道

4、结构、减振面板轨道结构，并分析了谐荷载作下动特性及声辐射特性。其主要的研究结论总结有如下几点：（1）钢轨动力特性曲线表明扣件的刚度对其振动及声辐射的衰减有一定影响，并且在一定的范围内，随着扣件的刚度的增加，对钢轨振动特性及辐射声功率级减小较明显，但对声辐射效率效率基本不变。（2）扣件刚度的变化对钢轨、轨道结构辐射声功率级影响较大，所以扣件刚度不应太小，应该在合理的范围内尽量选取较大刚度的扣件。CA砂浆层弹性模量的变化对轨道板、轨道结构辐射声功率级有一定的影响，对轨道整体结构声辐射效率在1000Hz以下频段有一定影响，在1000Hz以后

5、频段基本没有影响。（3）轨道整体结构动力特性曲线表明扣件刚度对其振动的衰减有一定影响，并且在一定的范围内，随着扣件的刚度的增加，对轨道整体结构振动特性衰减较明显。（4）轨道整体结构辐射声功率级曲线的频率特性在不同频段内表现不同。在772.09Hz之前频段内，钢轨与轨道板的辐射声功率级在轨道整体结构辐射声功率级中所占分别为11%和89%，在772.09Hz之后频段内，钢轨与轨道板的辐射声功率级在轨道整体结构辐射声功率级中所占分别为68%和32%。（5）阻尼动力吸振式钢轨的声辐射功率最大，表明了其声源在单位时间内向外辐射的声能较大。阻尼动

6、力吸振式钢轨的声辐射效率最小，表明了其结构振动时，表面的振动转化为声的效率较低。（6）三种措施下的钢轨的衰减率均高于标准钢轨，且在钢轨噪声占主导作用的频率区段内减振效果明显，对其衰减率有所提高了。（7）从不同型式钢轨的振动特性图分析可知：动力吸振式钢轨与阻尼动力吸振式钢轨相比于60钢轨无论在振动衰减内还是频率域内的趋势都可以看出在钢轨的振动衰减方面起到了较大作用，但从减振效果和工艺制作及安装考虑，动力吸振式钢轨是比较适合作为钢轨最有效的减振措施。（8）通过2.5维有限元-边界元方法计算结果表明，减振面板轨道结构对于轨道结I摘要构振动上

7、起到很好的减振作用，但对轨道结构的降噪方面效果很差。隔声裙轨道结构对于轨道结构振动方面效果很差，但对轨道结构的降噪方面效果很好，应用于高速铁路有较强的可行性，对于降低高速铁路轨道结构辐射噪声具有明显作用。关键词：2.5维有限元法-边界元，减振降噪，声辐射特性，振动特性，无砟轨道IIAbstractAnalysisofVibrationandSoundRadiationCharacteristicsInducedbyBallastlessTrackofHighSpeedRailwayBasedon2.5DimensionalFinite

8、ElementBoundaryElementModelABSTRACTBasedonthesummaryofthelargenumberofdomesticandforeignscholars'researchonthe