噪声控制器的理论分析与实验研究

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1、第一章绪论声。在振动和噪声敏感地段，可在轨腰两侧粘贴防振材料，即采用弹性钢"x北京交通大学硕士论文1955年，Lewis将Brock的“不变点”原理推广到了无阻尼多自由度主结构中，并证明了N个自由度的主结构附上单自由度阻尼吸振器后，主结构幅频曲线存在2N个“不动点”。在主结构某阶模态附近的频域上，可以如同单自由度主结构那样优化吸振器参数【ll】。显然，这样的处理方法只能做到频域内局部的宽带抑振。1958年，P1unKett证明了无阻尼连续系统也存在“不变点”，将Lewis的结论又进一步推广到无阻尼连续主结构中。1963年，Henvey基于上述“不变点”原理研究了均匀梁

2、附加粘性阻尼器的最优阻尼问题。1966年和1968年，snoWdon通过力传递曲线的“不变点”导出了均匀悬臂梁附加一个吸振器情况下，吸振器最优参数的近似表达式。在主结构存在阻尼时附加吸振器，主结构幅频曲线中不再有前述的“不变点”。因而，至少在理论上，不再有前述简明的吸振器优化参数近似解。对于实际的复杂结构，如果系统出现不同阶次的共振，用单个吸振器难于做到宽频带内的有效抑制，通常要附加多个动力吸振器来分别吸振。田千里用多个动力吸振器对具有密集模态的复杂结构进行抑振，取得了良好的效果。他在结构自由端的同～截面上布置了六个不同方向的吸振器，这样不仅能抑制不同方向的振动，还能

3、拓宽抑振频带【12】。1985年，丁文镜对于多自由度主结构附加多个吸振器的情况进行了理论探讨113】，指出了主结构局部完全消振的一些条件。近年来，在经典动力吸振器的基础上，逐步形成和发展了一系列动力吸振形式【1廿【16】，对这些动力吸振器的吸振机理的研究也取得了重要进展。已经从单一模态的动力吸振发展到解决多维吸振问题【17】．【-”。4第一章绪论1．4本文研究的主要内容本文将在现有的动力吸振和阻尼减振的理论基础上，结合钢轨振动特性，设计噪声控制器，主要工作为以下几个方面：1钢轨模型的振动分析将钢轨模型简化成简支梁，利用集中质量法近似计算，对钢轨模型进行振动分析。2多自

4、由度阻尼动力吸振器抑制振动的理论及建模建立多自由度振动系统，研究其振动特性。通过理论计算加载一个无阻尼的多自由度动力吸振器，来吸收振动系统不同模态的振动，达到宽频吸振的效果。’3钢轨噪声控制器的设计根据钢轨实际尺寸，和钢轨辐射噪声的频率范围，合理设计噪声控制器的结构和参数，并利用MATLAB进行仿真计算，从理论上验证噪声控制器对钢轨的减振降噪效果。4噪声控制器在钢轨模型减振中的应用实验将噪声控制器安装在钢轨模型上，对钢轨进行激振，检验在不同频率下噪声控制器的减振降噪效果。对不同设计参数的噪声控制器分别进行实验，比较其减振效果，与理论分析结果相对照，分析影响因素。第二章

5、钢轨模型振动第二章钢轨模型的振动理论上，轨道被当作连续支承无限长Euler梁，即不考虑剪切变形和界面绕中性轴转动的影响。而在实际处理中，常常将钢轨看成有限长简支梁。2．1钢轨模型振动分析本文中的实验模型是一段0+6米长钢轨，钢轨下面垫两个模拟轨枕支承，理论模型的处理方式是将其看作等截面简支梁，进{]二振动分析计算。2．1．1钢轨模型振动的精确解图2_1钢轨理论分析模型等截面粱的动力学方程为【”】：日掣+n掣州圳∽t，“m一‘式中，日为粱的抗弯刚度，y(丘f)为梁的横向位移，，扛，f)为梁的分布式中，酣为梁的抗弯刚度，y(五f)为粱的横向位移，，扛，r)为粱的分布北京交

6、通大学硕士论文其振型方程为([足卜《【M】){x}={o}(2．9)将(2-9)式前乘p]得吉㈣=ⅢM㈣其中，质量矩阵[M】为阻】=pf／12pz／12pln2(2一lO)解方程特征值可以得到系统的振型和固有频率，为求解传递函数做好准备。2．1．3两种方法计算结果对比本文中的钢轨模型是将一段o．6米长60堙／州钢轨。理论模型中简支梁长度，=O．6m，通过查阅相关资料‘2“，可以得到钢轨线密度p=60．64堙／州，抗弯刚度日=6．62×106Ⅳ·肌2将上述参数代入式(2—5)，可得前ll阶振动固有频率精确解为：q=(笥厝”啦，⋯，Ⅲ沼⋯具体计算结果在表2．1中列出。代入

7、式(2—10)，解特征值问题，可得系统前ll阶固有频率的近似解，如表2—2所列。第二章钢轨模型振动表2—1精确解(单位：Hz)第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶固有频率1441．75766．7129752306736042第六阶第七阶第八阶第九阶第十阶第十一阶5190070642922671．1678e51．4417e51．7444e5表2．2集中质量法近似解(单位：Hz)第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶固有频率1441．75766．4129712304235934第六阶第七阶第八阶第九阶第十阶第十一阶5152369512892411．094e51．276