一种车内噪声的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种车内噪声的预测方法，所述方法包括：建立预测模型，所述预测模型为隧道‑车体有限元边界元模型，具体为建立整车有限元模型、声腔有限元模型和隧道有限元模型，将整车有限元模型和声腔有限元模型耦合，并采用边界元流体将其与隧道有限元模型连接；对所述预测模型施加振动激励，计算相应的第一车内噪声；对所述预测模型施加噪声激励，计算相应的第二车内噪声；将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声。本发明专利技术的预测方法采用新的模型，预测更加准确，相比于现有技术，采用了基于不同激励作用分析了空气噪声和振动噪声对车内噪声的作用机理，更加全面准确，并且对于两种噪声的叠加采用了更加合理的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种车内噪声的预测方法
本专利技术涉及轨道交通
，具体属于轨道交通减振降噪
，尤其涉及一种车内噪声的预测方法。
技术介绍
随着我国科学技术和生产力不断发展，人口迅速向城市集中，导致超大规模的城市不断地涌现。而原有的基础设施已远不能满足人们的需求，其中交通问题尤为突出。随着城市建设的快速发展，人们开始把目光投向空间，修建高架桥、地铁。地铁作为一种便捷、快速、节能、高安全性、大运输量的公共交通运输模式，成为减缓城市交通拥堵问题的行之有效途径，同时带来了良好的社会、经济效益，深受人们的青睐，也逐渐成为现代城市交通的主题，为经济发展和社会进步作出了巨大贡献。但是，随着地铁列车慢慢提速，车内噪声也逐渐增大，列车车内噪声问题成为了亟待解决的问题之一，车内振动噪声直接影响司机和乘客的乘坐舒适性，并成为衡量地铁质量的一个重要指标。因此，通过预测分析车内噪声对提高人们地铁乘坐安全性与舒适性具有重要意义。目前，国内外学者的研究为车内噪声的预测分析提供了理论依据，采用数值方法预测和分析车内噪声是一种重要手段，主要包括有限元法、边界元法、统计能量法以及现场试验方法。但对于车内噪声特性研究多以高速列车为主，针对隧道内地铁车厢内部噪声研究较少，且现有研究大部分仅考虑了轮轨力作用下的车内噪声即结构噪声(振动噪声)，忽略了轮轨噪声的影响，而实际上轮轨噪声对低频段的车内噪声影响是不可忽视的。因此，振动激励和噪声激励对车内噪声的作用机理研究有待完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有方法对车内结构噪声和空气噪声预测分析不佳的现状，提供一种基于有限元-边界元法预测车内振动激励和噪声激励的方法，采用有限元-边界元法建立隧道-车体耦合声学分析模型，通过现场试验或者仿真分析来获取车体外部激励，基于不同激励条件，分析振动激励和噪声激励对车内噪声的作用机理，为针对性的车内降噪提供技术参考。具体而言，本专利技术的目的在于提供一种车内噪声的预测方法，其特征在于：所述方法包括：建立预测模型，所述预测模型为隧道-车体有限元边界元模型，具体为建立整车有限元模型、声腔有限元模型和隧道有限元模型，将整车有限元模型和声腔有限元模型耦合，并采用边界元流体将其与隧道有限元模型连接；对所述预测模型施加振动激励，计算相应的第一车内噪声；对所述预测模型施加噪声激励，计算相应的第二车内噪声；将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声。进一步的，其特征在于：车体有限元模型，模型包括车体底板子系统、侧墙板子系统、顶板子系统、车门子系统、车窗子系统、端墙子系统以及风挡子系统。进一步的，其特征在于：所述隧道模型断面采用圆形隧道实际尺寸进行建模。进一步的，其特征在于：将底板子系统、侧墙板子系统、顶板子系统、车门子系统、车窗子系统、端墙子系统以及风挡子系统结构进行线连接。进一步的，其特征在于：对所述预测模型施加振动激励通过车体车轨耦合动力学模型实现。进一步的，其特征在于：所述噪声激励的输入数据，根据实测或者仿真得到。进一步的，其特征在于：列车振动激励载荷以二系悬挂力的方式加载在车的底板子系统的相应位置上，车体转向架区域的轮轨噪声激励载荷以扩散声场的方式加载在车体下相应位置上。进一步的，其特征在于：所述将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声，为将第一车内噪声和第二车内噪声数据直接相加。本专利技术的优点在于：建立了隧道-车体的有限元边界元模型，其对车内噪声的预测更加准确。此外，相比于现有技术，采用了基于不同激励作用分析了空气噪声和振动噪声对车内噪声的作用机理，更加全面准确，并且对于两种噪声的叠加采用了更加合理的方法。研究成果可为针对性地改善地铁车内声学环境提供参考。附图说明图1是隧道-车体有限元-边界元模型示意图；图2是列车车体动力学模型示意图；图3是列车垂向二系悬挂力时域图；图4是列车垂向二系悬挂力频谱图；图5是轮轨噪声时域图；图6是轮轨噪声频谱图；图7是车体纵向剖面示意图；图8是列车外部激励加载示意图；图9是仿真值、20组试验值以及均值进行对比示意图；其中，(a)为P1点频谱；(b)为P2点频谱；(c)为P3点频谱。图10是不同激励下车内各点A声级频谱图，其中，(a)为P1点频谱；(b)为P2点频谱；(c)为P3点频谱。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。结合图1-图10说明，本专利技术的一种车内噪声的预测方法，所述方法包括：建立预测模型，所述预测模型为隧道-车体有限元边界元模型，具体为建立整车有限元模型、声腔有限元模型和隧道有限元模型，将整车有限元模型和声腔有限元模型耦合，并采用边界元流体将其与隧道有限元模型连接；对所述预测模型施加振动激励，计算相应的第一车内噪声；对所述预测模型施加噪声激励，计算相应的第二车内噪声；将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声。采用本申请的方案，充分考虑了隧道反射噪声激励对车内噪声的影响，建立了隧道-车体有限元-边界元声学分析模型，然后进行耦合连接确保能量在各个子系统传递，对车内噪声的预测分析分析更加准确。并且采用了基于不同激励作用分析了空气噪声和振动噪声对车内噪声的作用机理，更加全面准确。在一个方案中，所述先根据地铁B型车结构参数建立车体有限元模型，模型包括车体底板子系统、侧墙板子系统、顶板子系统、车门子系统、车窗子系统、端墙子系统以及风挡子系统。其中，所述隧道模型断面采用圆形隧道实际尺寸进行建模。在一个方案中，车体各FE子系统结构属性如表1所示。表1在一个方案中，将底板子系统、侧墙板子系统、顶板子系统、车门子系统、车窗子系统、端墙子系统以及风挡子系统等结构进行线连接，以此保证列车激励能量进行传递，同时将车身结构有限元模型和车内声腔有限元模型耦合连接，使车体各个子系统和声腔有限元模型耦合，保证能量从车身结构传递到车内。其中，对所述预测模型施加振动激励通过车体车轨耦合动力学模型实现。具体地，整车由1个车体、2个构架、4个轮对和8个轴箱组成。通过定义轨道接触几何关系、子系统的铰接及力元等参数的设定，将车体及轨道各部分相互连接、耦合，分别提取垂向、横向、纵向二系悬挂力作为列车的振动激励。列车轮轨作用力经转向架悬挂系统衰减后形成二系悬挂力，作用于车体底部引发车体相关部件振动，从而辐射结构噪声。二系悬挂力可通过多体动力学软件UM获取。优选地，本专利技术按照表2中的建模参数，建立地铁B型车车轨耦合动力学模型，车体动力学模型如图2所示。表2地铁B型车计算参数车辆参数取值车辆参数取值车体质量39540kg一系悬挂阻尼10kN·s/m转向架质量...

【技术保护点】
1.一种车内噪声的预测方法，其特征在于：所述方法包括：/n建立预测模型，所述预测模型为隧道-车体有限元边界元模型，具体为建立整车有限元模型、声腔有限元模型和隧道有限元模型，将整车有限元模型和声腔有限元模型耦合，并采用边界元流体将其与隧道有限元模型连接；/n对所述预测模型施加振动激励，计算相应的第一车内噪声；/n对所述预测模型施加噪声激励，计算相应的第二车内噪声；/n将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声。/n

【技术特征摘要】
1.一种车内噪声的预测方法，其特征在于：所述方法包括：
建立预测模型，所述预测模型为隧道-车体有限元边界元模型，具体为建立整车有限元模型、声腔有限元模型和隧道有限元模型，将整车有限元模型和声腔有限元模型耦合，并采用边界元流体将其与隧道有限元模型连接；
对所述预测模型施加振动激励，计算相应的第一车内噪声；
对所述预测模型施加噪声激励，计算相应的第二车内噪声；
将所述第一车内噪声和第二车内噪声叠加得到车内总噪声。


2.根据权利要求1所述的一种车内噪声的预测方法，其特征在于：车体有限元模型，模型包括车体底板子系统、侧墙板子系统、顶板子系统、车门子系统、车窗子系统、端墙子系统以及风挡子系统。


3.根据权利要求1所述的一种车内噪声的预测方法，其特征在于：所述隧道模型断面采用圆形隧道实际尺寸进行建模。


4.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯青松，周豪，张凌，杨立新，罗信伟，刘庆杰，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36