基于FE—SEA混合法的中空型材隔声仿真研究

宋士轲　赵艳菊　孙召进　郭建强

摘要：高速动车组车体地板的隔声性能直接影响噪声向车内的传播，如何准确预测地板隔声量成为降噪地板设计方案的关键技术。基于FE—SEA混合方法对某高速动车组地板型材进行隔声仿真研究，根据混响室隔声测试标准测试了地板样件的隔声数据，并通过锤击法测取了地板样件的阻尼损耗因子，以用到FE—SEA地板模型中计算隔声量，计算结果与试验结果在1000Hz以下吻合较好，为降噪地板设计提供了依据。

关键词：中空型材；隔声量；声学仿真；FE—SEA混合法

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.06.093

1引言

高速动车组车内噪声严重影响乘客的舒适性，大量的工程研究数据表明车下振动噪声是车内噪声的主要来源，而车体地板的隔声性能直接影响车下噪声向车内的传播，因此研究降噪地板方案尤为重要。高速动车组车体地板大多为中空铝型材结构，这种复杂的型材结构获取其隔声数据目前通过试验测试可以得到较为准确的隔声量，但工程化过程中需要得到一种有效的仿真手段对其隔声效果进行准确的预测，以便节省试验成本，缩短设计周期，为将来降噪地板的设计提供依据。

本文以某高速动车组车体地板为样件，对其隔声性能、阻尼损耗因子进行了试验测试研究，凭借试验数据进行了样件原比例仿真建模，预测计算了隔声量，并对试验数据进行了对比分析，结果显示1000Hz下，仿真与试验吻合较好。

2地板试验测试

2.1隔声量测试

目前结构隔声测试方法主要有混响室方法、隔声箱法、混响室一消声箱和混响室一消声室方法以及混响室一半消声室方法等。

本文采用混响室法对地板型材样件进行了隔声测试，同时测试了接收室的混响时间，对隔声量进行了混响修正。样件尺寸为1.2m×1.5m，总厚度40mm。

地板样件试验安装环境如图1所示，为了对隔声仿真建模提供参数输入，同时对比分析仿真与试验数据，以便不断修正仿真模型，在样件的两侧分别布置了4个加速度传感器，每侧均有两个传感器安装在筋板对应的面板位置，两个传感器安装在夹层空腔对应的面板上，后续章节的锤击试验获取阻尼因子时振动传感器布置方式与此一致，样件测试安装状态如图1所示，地板样件隔声及振动数据如图2和图3所示。

2.2阻尼损耗因子测试

为了仿真建模与测试安装条件一致，阻尼损耗因子DLF的测试也在上述安装状态下进行，采用了第2.1章节的振动布点方式，以获取整个地板样件的阻尼损耗因子。试验中，分别在两侧筋板和空腔对应的两个点周围用力锤进行敲击测试响应，由此至少获取32条振动响应数据，对每条振动响应时域数据进行信号处理，得到1/3倍频程下各频段的衰减斜率或者说T60，取算术平均后得到最后的T60进行阻尼损耗因子的计算。

阻尼损耗因子与衰减时间T60的关系式为：

锤击法测试阻尼损耗因子的试验场景如图4所示。

地板样件阻尼损耗因子结果如图5所示。3地板隔声仿真研究

本文主要在50Hz-1000Hz频段内研究样件的隔声仿真模型，首先对地板型材样件分别进行周期建模、40mm等效单层板模型以及型材上下两侧面板进行模态计算，研究它们的振动特性。如图6和图7所示为地板样件不同的隔声仿真模型。模态计算结果如图8所示。

计算结果表明：40mm等效板在1000Hz以下频段与中空型材模态密度基本一致，说明在50Hz-1000Hz频段内中空型材呈现整体振动特性，因此用40mmSEA等效板是可以替代中空型材在VAone中进行隔声仿真建模。

按照地板样件隔声测试安装条件对40mm等效板加载周边硬约束并加载试验测试的阻尼损耗因子，实行FE-SEA混合建模，进行模态、振动机隔声建模计算。图9和图10所示为仿真结果和试验结果的振动速度对比。

从上图可以看出，在50Hz-1000Hz内，平均振动速度的仿真与试验结果基本吻合，而隔声量也基本一致，结果表明：采用FE-SEA混合方法对地板样件进行隔声仿真，在1000Hz以下频段是可靠且合理的。

4结论

本文以地板中空型材为样件，依据混响室法进行了隔声测试并同时测试了样件振动水平，研究并测试了安装状态下阻尼损耗因子，以此作为仿真模型的参数输入；同时研究了FE-SEA混合隔声建模方法，仿真计算了地板样件的隔声量，与试验结果对比分析可知，在1000Hz频段下，采用FE-SEA混合法进行中空型材的隔声仿真预测是可靠的。