扣件胶垫黏弹性对铁路箱梁振动与结构噪声的影响

摘要：

以高速铁路WJ-7 B型扣件胶垫为研究对象,通过动态力学性能试验测试了扣件胶垫在不同温度下的动力性能;结合温频等效原理、Williams-Landel-Ferry方程和高阶分数导数FVMP模型表征了扣件胶垫的黏弹性力学特性;将该模型代入建立的桥梁振动与结构噪声预测有限元-边界元模型,并与Kelvin-Vogit模型对比来分析扣件胶垫黏弹性对箱梁振动和结构噪声的影响.研究结果表明:扣件胶垫黏弹性表现为动参数的温频变特性,刚度与频率正相关,与温度负相关,阻尼与频率和温度均负相关,阻尼在1～100 Hz内变化明显,在100 Hz以上变化较小;扣件动参数测试值与高阶分数导数FVMP模型拟合值吻合良好,采用高阶分数导数FVMP模型可以准确描述扣件在宽温宽频下的动态黏弹性力学行为;仅考虑扣件胶垫频变特性时,桥梁在25～63 Hz振动加剧,在80～200 Hz振动减弱,在峰值频率63 Hz处顶板、腹板和底板的加速度振级分别增大5.62、0.91和2.94 dB,桥梁横桥向各板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射明显增大;同时考虑扣件胶垫温变与频变特性时,随着温度的降低,桥梁在31.5～50.0 Hz振动不断减小,在63～200 Hz振动不断增大,桥梁横桥向在顶板斜上方、腹板和底板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射减小,温度从20℃降到-20℃时,总体声压级最大降低了2 dB左右;忽略扣件胶垫黏弹性会导致桥梁振动和结构噪声预测产生偏差,仿真分析时应考虑扣件胶垫的黏弹性,以提高预测的准确性.

关键词：铁道工程、扣件胶垫、高阶分数导数FVMP模型、温变特性、频变特性、有限元-边界元法、结构噪声

所属期刊栏目：21

分类号：U233(特种铁路)

资助基金：国家自然科学基金项目;江西省自然科学基金项目;江西省青年科学基金项目;江西省教育厅科学技术研究项目

在线出版日期：2021-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：134-145