阻尼降噪车轮的有限元分析与研究

廖绍辉

（长春轨道客车股份有限公司，长春130062）

0 引言

随着我国城市轨道交通的快速发展，振动与噪声问题对环境的影响受到了人们越来越多的关注，国际上已把振动噪声列为七大环境公害之一。Thompson等［1］的研究表明，当列车速度小于300 km/h时，轮轨噪声是车辆噪声的主要来源。Walker等［2］采用有限元方法分析了列车在桥面上运行时的辐射噪声、分离轮轨振动噪声和桥梁结构振动噪声，得出减小轮轨滚动噪声能有效降低列车噪声。在轮轨耦合系统中，大部分学者认为，噪声主要来源于车轮振动辐射的噪声［3］。因此降低列车运行噪声的主要措施是减小车轮的振动及噪声辐射，设计和研制低噪声车轮。

1 阻尼降噪车轮的降噪原理

1.1 阻尼材料及其黏弹性

由于黏弹性材料的动态力学性能不同于弹性材料，所以在交变应力作用下其应力—应变曲线与弹性材料的也不相同。对于弹性材料施加交变应力之后，弹性材料内部的应力和应变几乎是同时增大或减小的，也就是说二者的相位相同或很接近，所以弹性材料的应力—应变曲线为一直线，如图1所示。

然而黏弹材料的应变却滞后于应力，所以在循环应力作用下，其应力应变曲线为一椭圆形的滞迟回线，如图2所示。椭圆形的滞迟回线所包围的面积表示结构振动时黏弹性材料耗散的能量。

图1 弹性材料的应力—应变曲线

图2 黏弹性材料的应力—应变曲线

黏弹性阻尼材料是一种兼有某些黏性液体和弹性固体特性的材料。……