许代言

湖南省高铁运行安全保障工程技术研究中心，湖南 株洲 412006

1 箱型梁噪声辐射有限元-边界元计算模型

1.1 箱型梁有限元模型及横向隔板设置

在列车的轮轨动力作用下铁路箱型梁产生结构二次振动并引发低频噪声辐射，这种低频的结构噪声穿透力强，对人体健康危害极大。以32m铁路高架箱型梁为研究对象，利用ANSYS建立三角隔板、整体隔板和翼缘隔板3种不同工况的32m铁路箱型梁有限元模型，如图1所示。其中，支座刚度K1为3.38×109N/m，铁路箱型梁体材料的弹性模量E取36.2GPa，密度ρ取2500kg/m3，泊松比μ取0.2，阻尼比ζ取0.03，扣件的垂向刚度K2取6×107N/m，扣件阻尼C取104N•s/m，设扣件的间距l为0.625m。模型中横向隔板的间距均取4m，横隔板的厚度取20cm，改进后箱型梁的其余结构参数和属性与原箱梁模型一致。

图1 3种不同工况的32m铁路箱型梁有限元模型

1.2 箱型梁边界元模型

利用声振耦合分析软件Sysnoise建立铁路箱型梁的间接边界元模型。其最大网格单元的边长不能超过计算频率最短波长的1/6，即按式（1）确定边界元网格尺寸：

式中：L为边界元网格划分单元的最大尺寸，m；c为空气中声音传播速度，c=340m/s；fmax为边界元模型的最大计算频率，Hz。

采用间接边界元法提取结构表面网格作为声学边界元网格，提取箱梁跨中横截面作为获取声辐射水平的计算网点。由式（1）可知，当该模型的最大计算频率取177Hz时，为了提高计算效率，铁路箱梁的边界元网格划分时单元尺寸L取最大值0.32m。

2 垂向轮轨力求解

采用UM软件建立CRH2型列车多体动力学分析模型，每节列车有2个转向架，共4个轮对，包含轴箱、空气弹簧、转向架、车体等组件。……