Page 171 - 《应用声学》2021年第1期

第 40 卷 第 1 期 余亮亮等： 基于混合有限元 -统计能量分析的箱梁结构噪声特性分析 167

钢轨为由厂家定制的CHN60型钢轨 1/10的缩 为了准确测得箱梁的自由模态，通过预实验分
3
尺模型，其中，钢轨密度为 6870 kg/m ，弹性模量为 析确定了一组布置方案：总共布置 9 个断面，每个断
174 GPa，泊松比为0.3。 面分别布置 8 个点，整体箱梁结构共计布置 72 个拾
桥上无砟轨道由3 部分组成：轨道板，其长度为 振点。其拾振点与激振点布置如图 6 所示。实验时
645 mm，宽度为255 mm，厚度为30 mm；自密实混 采用自由悬置方式进行垂向激振，实验测试如图 7
凝土模拟层，其长度为 3200 mm，宽度为 260 mm， 所示。
厚度为 10 mm；底座板，其宽度为 295 mm，厚度为
19 mm。
利用LMS施加的荷载信号有正弦信号、随机信
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号等，本文采用猝发随机信号源，能够更好地体现荷
载的随机性。激振器所施加的激励如图5所示。
༏૝ག

0.12
图 6 箱梁模态测点布置示意图
ᕳᣒ / N 0.08 Fig. 6 Schematic diagram of box beam modal
measurement points
0.04

0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
ᮠဋ / H z
图 5 激振器荷载频谱图
Fig. 5 Vibrator load spectrum

3 预测模型的实验验证

在混合模型的求解过程中，首先对 FE 系统进 图 7 箱梁自由悬挂状态
行求解，将求解的模态结果作为中间求解，最后 Fig. 7 The free suspension of the box girder
求解声辐射响应。因此，进行验证时，首先通过模 (2) 约束模态测试
态测试进行箱梁模态验证，然后对比各场点的声 约束模态的测试方法与自由模态测试结果大
压级，最后将本模型的计算效率与其他文献进行 致相同，仅仅是对箱梁结构进行了支座处的焊接处
比较。 理，用来模拟对箱梁的约束，此处不再赘述。

3.1 实验方案 3.1.2 声学测试
3.1.1 模态测试 将缩尺箱梁置于半消声室内，在箱梁跨中断面
(1) 自由模态测试 布置声学传感器进行声压级实测，以验证箱梁结
测试中采用的主要设备有比利时 LMS 公司 构噪声计算模型的准确性。采用的主要仪器设备
310 数据采集系统，振动传感器采用PCB356A16型 有：激振器、24 通道 HEAD 噪声采集分析系统以及
三向加速度传感器，力传感器型号为PCB208C02。 GRAS 声学传感器等。如图 8 所示，在箱梁结构跨
采用LMS test测试软件对模型进行激励，采用 中断面布置3个GRAS声学传感器，包括：底板下方
随机猝发信号进行测试，信号通过功率放大器，然后 0.3 m的N 1 处1个，顶板上方0.3 m的N 2 处1个，翼
通过激振器将力激励作用在模型上，再通过传感器 板下方 0.3 m 的 N 3 处 1 个。测试前，做一定的隔声
采集结构振动信号，最后通过LMS系统的模态识别 处理，尽可能提高测试结果准确性。测试分 5 组进
模块，对箱梁结构的模态进行识别。 行，每组测试时间30 s，实测如图9所示。