Page 170 - 《应用声学》2021年第1期

166 2021 年 1 月

用。如图2所示，利用商用软件VAONE创建基于波 外部虚拟声场，通过连接半无限流体 (Semi-infinite
动耦合理论的混合 FE-SEA 计算模型，根据轨道结 fluids)能够预测箱梁轨道结构声辐射。
构的不同性质，主要将其分为 3 类子系统，其中箱 P1
梁结构子系统采用 FE 子系统，为箱梁系统中的确 1
定性结构。箱梁结构系统中各板(底板、翼板、腹板、 2
顶板) 采用板单元 (FE-plates) 模型；无咋轨道结构 3

子系统采用 SEA 子系统，利用板单元 (SEA-plates)
4¹01 5¹01 5¹02 4¹02
建模；钢轨子系统采用 SEA 子系统，使用梁 (SEA-
beams) 单元模型；无砟轨道结构子系统和钢轨子 6

系统之间采用手动 SEA 点连 (Manual SEA point
7
Junction)，模拟扣件的连接。箱梁子系统结构在支
座位置采用简支约束。无砟轨道结构与箱梁之间采 图 4 子系统之间的功率流传递示意图
用手动混合连接 (Manual Hybrid Junction)。具体 Fig. 4 Schematic diagram of power flow transfer
流程如图3所示。 between subsystems

表 1 箱梁结构子系统的分类
௄ᆘᢾ᥋ፇ౞ߕጇፒ Table 1 Classification of box beam struc-
tural subsystems

ᨂᢾˁ੮͈ߕጇፒ 子系统序号 子系统名称 结构性质 子系统模型
1 钢轨 梁 (BEAM) 统计能量
ܱᕳᣒᑟ᧚ᣥК
ኸ್ፇ౞ߕጇፒ 2 轨道板 板 (PLATE) 统计能量
图 2 箱梁结构混合 FE-SEA 计算模型 3 顶板 板 (PLATE) 有限元
Fig. 2 Mixed FE-SEA calculation model of box 4-01,4-02 左右翼板 板 (PLATE) 有限元
girder structure 5-01,5-02 左右腹板 板 (PLATE) 有限元
6 底板 板 (PLATE) 有限元
थቡຉՌFE¹SEAവی 7 外部空间 非子系统 声场

2.3 参数选择
ѳѬߕጇፒ
采用 FE 模型对箱梁振动响应及其声辐射问题
གᤌଌ ጳᤌଌ
ᨂᢾߕጇፒ ௄ᆘᢾ᥋ፇ౞ߕጇፒ ኸ್ߕጇፒ 进行分析时，各单元尺寸不应超过振动波长的 1/6。
本文对箱梁振动噪声的分析频率为20 ∼ 800 Hz，单
BEAM PLATE PLATE 元边长取 0.02 m，总共划分为 4834 个单元。在箱梁
(SEAവی) (SEAവی) (FEവی)
的浇筑过程中，制作了相应的试块，并对基本参数
图 3 混合 FE-SEA 建模流程图 (弹性模量、密度等) 进行了测试。损耗因子取 0.01，
Fig. 3 Flow chart of model building with mixed 为普通混凝土试块的平均值。箱梁的具体参数见
FE-SEA 表 2。

图 4 为各子系统间的功率流传递示意图，钢轨 表 2 箱梁结构参数
结构子系统在外荷载的激励下，产生竖向弯曲振动， Table 2 Structural parameters of box girder
当钢轨的振动能量通过无砟轨道结构传给箱梁结
构时，根据振动能量传递关系，可以将箱型梁结构子 参数 大小
系统划分为左右翼板子系统、左右腹板子系统、顶板 弹性模量/GPa 30
子系统以及底板子系统。图 4 中的方框表示各子系 密度/(kg·m −3 ) 2203
泊松比 0.2
统，子系统之间的连线表示子系统之间的功率传递
损耗因子 0.01
路径。各子系统的特征如表 1 所示。其中，序号 7 为