Page 63 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 丁海洋等： 减振垫对高速列车地板结构中低频声振特性的影响 597

elastic modulus increases, the sound insulation decreases, and the radiation sound power increases, reaching
a turning point when it reaches 0.8 GPa. Changing the damping pad material to enhance structural sound
insulation performance has a minimal impact on the structure, showcasing lightweight characteristics and
significant engineering practicality.
Keywords: Vibration damping pads; Sound insulation; Sound radiation; Hybrid finite element-statistical
energy analysis; Lightweighting

本文以地板结构夹层中的减振垫为研究对象。
0 引言
减振垫是附在支撑木骨上的一层弹性材料，厚度约
12 mm，如图1中所示。虽然减振垫在整体地板结构
高速列车的噪声问题一直是影响我国高速铁
中的空间和质量都占比较小，但其对于车下向车内
路健康发展的重要问题，主要包括车外噪声和车内
的声振传递而言，能够起到减振、缓冲的重要作用。
噪声。运行速度对车内250∼2000 Hz 的中频成分作
目前针对减振垫的应用研究还比较少。本文通过仿
用明显。随着车速的不断提高，车外噪声显著增加，
真和试验相结合的方法，重点探究减振垫的材料参
并通过车体大量进入车内，严重影响司乘人员的乘
数对于高速列车地板结构声振特性的影响。最后试
坐舒适性 [1−3] 。其中，高速列车地板结构紧邻车下
轮轨区域，是空气传声路径中噪声自外向内传播以 制了优化后的减振垫，并评估了其对地板整体隔声
性能的改善效果。
及结构传声(振动声辐射)的最主要的途径 [4] ，因此，
提高高速列车地板结构的声振特性，从而减少车下
噪声对车内的影响，是改善车内声环境的一种直接
有效的方法。
为此，研究人员已做了很多工作。Zhang等 [5−6]
基于多参数优化方法，设计了一种声学超材料 (束
状谐振腔)，用于低频噪声和振动控制的轻质低频，
对高速列车地板结构的低频噪声和振动控制效果
优异；通过试验与仿真相结合研究高速列车地板
(a) ࠄྭڏ
铝型材的声振特性，基于统计能量分析原理提出
Яڡ౜ ѓ૝ۙ లᰤ ᨸیె
在中高频使用单层板对铝型材的声振特性预测进
行等效建模的方法。Yao [7] 等提出了一种针对高速
列车地板结构的模态自适应阻尼处理优化设计，通
过考虑轻量化的阻尼处理，提高了振动声学特性。 (b) വیڏ
Wang [8−9] 等以简单三明治复合板为例，对不同的
图 1 地板结构实物与模型图
材料铺设方案对整体隔声特性的影响开展了仿真
Fig. 1 Floor structure actual and model drawings
计算分析，最后应用在高速列车地板的隔声设计中；
探究了某种阻尼材料对高速列车铝型材地板的减 1 地板结构声振预测模型及模型验证
振降噪效果，结果表明，500 Hz 之后的中高频段，铝
型材的隔声效果随着阻尼层厚度的增加而增加。 1.1 有限元-统计能量分析隔声及声辐射预测模型
然而，对于板件隔声而言，频率越低，隔声的提 考虑到复合地板的结构比较复杂，采用有限
高难度越大，从上面的研究可以看出，高速列车地板 元-统计能量分析(Finite element-statistical energy
结构也不例外。而低频的隔声薄弱，会直接影响结 analysis, FE-SEA) 混合方法对其进行分析是一种
构整体的声振特性，噪声极可能透过薄弱环节进行 比较常见的方法。地板结构基本参数如表 1 所示。
传播。以往对于高速列车地板声振特性的研究多关 在 VA One 软件建立地板结构 FE-SEA 隔声及声辐
注传统的隔声、吸声材料的使用及铝型材的声振特 射预测模型，如图 2 所示。地板结构中木质胶合板、
性，而隔声、吸声材料对于隔声的改善效果多体现在 减振垫、木骨及铝型材均设置成 FE 子系统，接着运
中高频，对中低频尤其是500 Hz以下的影响较小。 用点、线连接 (Junction) 的功能将接触结构相互连