【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轮轨振动噪声，特别是一种跨中支撑阻尼器及其分析方法。
技术介绍
1、随着地铁运营线路和里程的增加，线网密度逐渐增加，地铁线路逐渐难以避开一些环境噪声敏感点。同时，随着对生活质量要求的提高，沿线居民对地铁噪音的投诉日益增多。大量地铁噪声相关研究表明，地铁列车运行速度范围内，轮轨噪声中钢轨振动噪声占主导地位。因此，降低钢轨噪声被认为是有效减少轮轨噪声的方法。国内外对轨道结构进行了广泛的减振降噪研究。
2、钢轨阻尼直接影响轨道衰减率、轨道结构声辐射，通过阻尼措施提高钢轨阻尼系数是降低钢轨声辐射的有效方法之一。parker和weber进行了现场测试，证明阻尼钢轨可降低铁路噪声达1.5db。钢轨阻尼器还能抑制钢轨上短节距波磨的形成，通过抑制p i nned-pi nned共振。
3、croft等建立了一个时间步分析模型，研究表明了安装阻尼器可降低轮轨相互作用力。x i ao等研究了钢轨减振器设计参数对轨道结构动力学影响。zhao等研究发现了，安装阻尼器后pi nned-pi nned振动频率向低频偏移。杨新文等建立振动-声辐射模型研究了动力吸振器安装在钢轨底部的减振降噪性能。l i等提出一种剪切式多波段调谐钢轨阻尼器(shear-type mu l t i-band tuned ra i ldamper，mtrd)，在其主工作频段200hz-800hz内具有良好的减振降噪性能，在线路实测中，整体声压级降低5.9db(a)。然而，轮轨相互作用力引起的钢轨振动通常涉及多个主频或宽频带，当前的研究大多集中在
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种跨中支撑阻尼器及其分析方法，本专利技术以跨中支撑阻尼器为研究对象，建立考虑新型钢轨阻尼器的轮轨振动声辐射模型，探讨阻尼器几何尺寸及其材料参数对减振降噪性能的影响。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种跨中支撑阻尼器，包括设于轨道两侧的橡胶阻尼材料，其中一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于第一刚性支架的一端，第一刚性支架的另一端连接有第二刚性支架，另外一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于所述第二刚性支架上。
3、作为本专利技术的进一步改进，所述第一刚性支架和第二刚性支架之间通过螺栓连接。
4、作为本专利技术的进一步改进，所述第一刚性支架固定在轨道板上。
5、作为本专利技术的进一步改进，所述第一刚性支架与轨道的底部之间设有橡胶垫板。
6、本专利技术还提供一种如上所述的跨中支撑阻尼器的分析方法，包括以下步骤：
7、步骤1、基于有限元-边界元法建立车轮-轨道振动声辐射模型；
8、步骤2、从振动和噪声上对车轮-轨道振动声辐射模型进行验证；
9、步骤3、利用验证后的车轮-轨道振动声辐射模型对跨中支撑阻尼器进行减振降噪效果分析以及阻尼器参数声学灵敏度分析。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1具体如下：
11、首先建立轮轨振动模型，所述轮轨振动模型包括轨道振动模型和车轮振动模型；
12、然后建立轮轨相互作用模型：轮轨相互作用导致弹性变形，根据赫兹理论，将接触区域视为一个尺寸为(2a，2b)的椭圆形；在接触区域内，与滚动方向2a相比，波长较短的粗糙度会对轮轨振动的激励产生削弱效应，即接触滤波效应；轮轨接触滤波函数的数学表达式如下
13、
14、式中，j1(x)为一阶柱贝塞尔函数，b为接触斑半径，k为粗糙度波数，a为接触区宽度范围内粗糙度的相关系数；
15、利用赫兹线性接触理论对轮轨的垂向接触刚度进行简化模拟，如下：
16、
17、式中，e为弹性模量，ν为泊松比，p为单轮静载荷，re为轮轨接触有效半径，rw为车轮半径，rr为轨顶面曲率半径，ξ为与接触半径相关的无量纲常数；
18、接触弹簧将车轮模型和轨道模型在接触区域连接起来，粗糙度作为激励，形成轮轨耦合模型；利用轮轨耦合模型，轮轨力通过下式得到：
19、
20、式中，r是轮轨表面联合粗糙度，αc为轮轨接触导纳，αr为钢轨导纳，αw为车轮导纳；其中，αc＝1/kh，kh为轮轨接触刚度；
21、最后建立轮轨声辐射模型：在空间声场内任意一点(x,y,z)的稳态声压p由二阶helmho l tz方程确定：
22、
23、式中k＝ω/c＝2πf/c为波数，c为声速，ω为角频率，f为频率；
24、根据轮轨噪声特点，直接边界元法，对于三维空间声场内任意一点的外声场问题，声压满足：
25、
26、式中g(r)为格林函数，(x,y,z)为声场内的任意一点，(x′,y′,z′)为边界面上任意一点；
27、确定边界表面的法向振动速度和表面声压，基于边界条件，利用声学边界元理论建立钢轨和车轮的声学边界元模型。
28、作为本专利技术的进一步改进，在轮轨声辐射模型中，以法向振动速度为边界条件，利用直接边界元法计算其辐射声功率；且钢轨和车轮的边界元模型的网格法线均指向结构外侧，并且网格尺寸需小于最短计算波长的1/6；为防止轮毂孔产生声泄漏，采用附加单元将轮毂孔堵塞。
29、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3具体包括：
30、对跨中支撑阻尼器在不同阻尼器长度下对钢轨振动特性的影响进行分析，在跨中的钢轨上施加一个垂直向下的单位简谐力，并进行谐响应分析；对跨中支撑阻尼器在不同弹性模量和阻尼比下的降噪性能进行分析，采用线性模型，并通过谐响应分析获取轨道振动并计算声学特性。
31、本专利技术的有益效果是：
32、设计的钢轨阻尼器的降噪效果与阻尼器长度显著相关，阻尼器长度越长，降噪效果越突出，最高可达3.9db(a)。
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1.一种跨中支撑阻尼器，其特征在于，包括设于轨道两侧的橡胶阻尼材料，其中一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于第一刚性支架的一端，第一刚性支架的另一端连接有第二刚性支架，另外一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于所述第二刚性支架上。
2.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架和第二刚性支架之间通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架固定在轨道板上。
4.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架与轨道的底部之间设有橡胶垫板。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的跨中支撑阻尼器的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的跨中支撑阻尼器的分析方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：
7.根据权利要求6所述的跨中支撑阻尼器的分析方法，其特征在于，在轮轨声辐射模型中，以法向振动速度为边界条件，利用直接边界元法计算其辐射声功率；且钢轨和车轮的边界元模型的网格法线均指向结构外侧，并且网格尺寸需小于最短计算波长的1/6；为
8.根据权利要求7所述的跨中支撑阻尼器的分析方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种跨中支撑阻尼器，其特征在于，包括设于轨道两侧的橡胶阻尼材料，其中一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于第一刚性支架的一端，第一刚性支架的另一端连接有第二刚性支架，另外一侧的橡胶阻尼材料通过尼龙卡爪设于所述第二刚性支架上。
2.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架和第二刚性支架之间通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架固定在轨道板上。
4.根据权利要求1所述的跨中支撑阻尼器，其特征在于，所述第一刚性支架与轨道的底部之间设有橡胶垫板。
5.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：李华伟，韩健，邓娇，肖新标，刘韦，何远鹏，汪显恒，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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