复合材料组合结构试验优化设计及其声学计算

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1、摘要高速磁浮交通系统作为具有最高陆地运行速度并在旅行时间上可与航空媲美的全新交通系统，在国际上引起了极大的关注。然而尽管磁悬浮列车与汽车、火车、新干线等其他交通方式相比有诸多优势，并且磁悬浮列车消除了大部分传统的轮轨噪声，但是由于其行驶速度很高，空气动力学噪声和结构振动噪声不容忽视。由于磁悬浮列车是由电磁铁与轨道上长定子直线电机定子铁芯相互作用力支撑的，所以轻量化结构要求更加严格。因此轻量级复合材料组合结构的声学优化设计研究对磁悬浮列车噪声控制具有及其重要的意义。论文分析了磁悬浮列车噪声源及噪声

2、特性，并且实验测试了高速磁悬浮列车在不同运行工况下车厢内部关键位置声压级和车外空气动力噪声，针对磁悬浮列车噪声问题提出了相应的治理措施。论文还具体对复合板结构声学特性进行了研究。利用声学软件SYSNOISE对铝三明治夹层板进行了建模分析，并采用有限元／边界元结构声学耦合的方法模拟计算了铝三明治夹层板的隔声量，并对三明治夹层板结构进行了优化，分析了夹层板结构的面板厚度、面板材料及芯材厚度对其隔声性能的影响。此外，论文模拟计算了磁悬浮列车车厢内部声场，分析了车厢体地板厚度和车内阻尼材料分布对车内声场

3、的影响，对优化磁悬浮列车车内声学环境提供了参考意见。最后，根据磁悬浮列车车厢车体的具体情况以及噪声源分析，针对车厢地板结构进行声学实验优化设计。此外还针对高速磁悬浮列车两种工况下运行所测特定噪声源来预测车厢内部的噪声级，进一步验证了地板组合结构优化选择的合理性。关键词：磁悬浮，空气动力噪声，三明治夹层板，等效材料法，结构优化设计AbstractABSTRACTAsanewtransportationmode，high-speedmaglevvehicleisattractingmoreandmo

4、reattentionrecentlyaccordingtoapplicationsofelectromagneticlevitationandLinearSynchronousMotor．Themaglevtechnologyisgettingmatureafteryears’researchesandpractice．However,noiselevelinsidethecarriageincreasingfastalongwiththespeedofvehicles，willharmful

5、lyinfluencethecomfortofpassengersandvehiclecrew．Furthermore，itmakeshardertoimprovetheacousticenvironmentinsidemaglevvehiclethanthatofrailwayvehiclebecausestrictweightconstrainsofmaglevvehicleshouldbetakenintoaccountexceptformuchhigheraerodynamicnoise

6、level．Inordertopresentasolutiontothisproblem，thisdissertationfocusesonstructuralandacousticcharacteristicsanalysisoflight-·weightmulti·-layercompositestructure，foritcomprisesahighstaticstiffnessandlowmass．Thisdissertationanalyzesnoisesourcesandnoisec

7、haracteristicsofmaglevvehicle，andpresentscorrespondingnoisecontrolsolutionsaccordingtosoundlevelsofkeypointsinsidethecarriageandaerodynamicnoiseleveloutside．Structuralandacousticpropertiesofmulti-layercompositepanelarealsostudiedandalloptimizationdes

8、ignofthisparticularstructureisperformedwhilethreefactorsaretakenintoaccount，whicharethethicknessofpanel，thematerialofpanelandthethicknessofthecore．Furthermore，stimulationcomputationisprocessedtoanalyzetheinnersoundfieldofmaglevcarriageinordertostudyt