下载文档原格式
某轻客驱动桥的有限元模态分析与NVH性能优化周忍【摘要】以国内某新型轻客驱动桥的NVH性能为研究对象，根据整车噪声测试结果，结合驱动桥的噪声测量数据，并运用 ABAQUS 软件进行模态有限元分析。
针对主减齿轮啮合噪声和驱动桥的整车共振提出相应改进措施，并进行试验验证。
试验结果表明，理论分析计算和改进措施有效，为后期驱动桥的设计和改进提供了参考。
%As the research object to a new type of the minibus drive axle NVH performance, vehicle noise and vibration testing to measure the noise level of the drive axle and modal finite element analysis using ABAQUS software. Corresponding improvement measures for the natural frequency of the pinion gear noise and drive axle, and experimental verification in the vehicle. The test results show that the theoretical analysis calculations and effective improvement measures, providing a reference for late drive axle design and improvement.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P35-38)【关键词】驱动桥;模态分析;动力吸振器;固有频率【作者】周忍【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.218CLC NO.:U463.218 Documentcode:A ArticleID:1671-7988(2014)04-35-04 驱动桥是商用车后轮驱动或全轮驱动系统的主要组成部件，也是汽车振动噪声的主要来源之一，其NVH性能对于汽车的舒适性起着很重要的作用[1]。
高架桥伸缩缝渗漏及噪音治理技术方案制做人：郎春涛要点词：防水、渗漏、防腐、隔音、降噪、吸音、保温一、现场状况简述：经实地观察高架桥双侧为小区，与部分单元楼相邻，开通后每日24小时均有不一样车辆经过，当前四周业主投诉车辆经过时噪音太大，影响其正常的歇息与生活。
经勘探也不一样程度存在渗漏水现象，因为伸缩缝未进行隔音或吸音资料的填补，车辆经过产生的声响在空气的传导作用下由缝隙中的空腔形成了音箱效应，噪音很大，晚间可想而知。
部分伸缩缝渗水主要原由是伸缩缝在不一样温差下会有相应的力学变化，冬天、夏天均会有必定的伸缩变形故形成不一样空隙造成渗漏。
二、治理思路依据察看，我们依据现场状况，初步进行以下方式操作：桥上部分：（一）、行车桥面的伸缩缝进行液态专用永不固化灌浆资料的填补，此种资料拥有高弹性，永不固化的特色，可抵消、隔断一部分车辆经过时产生的振动所发出的声响传导。
在季节变化外力不均的动向状况下伸缩空隙会有较大变化在对防水、防渗要求苛刻的环境中可发挥无与伦比的做用。
（二）、表面覆盖道桥专用橡胶沥青填补资料，其弹性恢复力特别高：能适应不停重复的温度和荷载位移。
低温柔性和高温稳固性都特别好：在 -40 ℃时不会变脆，在 80℃时不会流动。
所以，能合用于中国全部天气区。
高温粘附性好：施工时可与现有路面坚固粘结，常温一点儿也不粘，冷却后又不会被粘带走。
施工方便、灵巧可在不阻绝交通的状况下半幅施工。
安装后两个小时即可开放交通，若喷水加快冷却，一小时后即可开放交通。
严格依照工艺要求安装，其寿命是一般改性沥青路面的两倍左右。
能充足汲取车辆振动冲击，车辆驶过舒坦安稳。
桥下箱体部分：（三）、在形成音箱效应的空间内进行吸音岩棉资料的填补，可起到隔音、吸音、防火、防水、保温、减振，除去空腔的隔音屏障等作用，使车噪音得以吸释并定向排放。
（四）、岩棉外面用挤塑板做为塑型封口资料，两边以专用非固化资料做为粘接剂。
（五）、为达到更好的防水雅观成效，在挤塑板外面用 JS 聚合物防水资料进行涂刷。
科技创新与应用Technology Innovation and Application众创空间2021年15期市政桥梁伸缩缝冲击荷载实验分析及创新技术实践郑国栋（大庆市城市管理事业发展中心，黑龙江大庆163000）在建设市政桥梁时，需要开展冲击荷载实验，根据实验结果计算出该桥梁的最大车流量。
后期市政桥梁开放通车后，实时管控过桥车辆的速度、重量，将车辆带来的冲击荷载始终控制在实验确定的最大值以下，从而显著降低伸缩缝因为遭受冲击荷载而出现破坏的概率。
因此，做好伸缩缝冲击荷载实验和选择新型施工技术，就成为现阶段桥梁伸缩缝施工中必须要考虑的内容。
1市政桥梁伸缩缝冲击荷载实验1.1市政伸缩缝跳车的缩尺实验模型1.1.1桥梁模型按照1：30的缩尺比例制作桥梁模型。
该模型的主体材料为铝合金，主梁为槽型结构，总长度380cm，宽度为10.5cm，高度为5.0cm，梁底厚度为0.16cm，两侧壁厚0.2cm。
桥梁模型共计三跨，均为简支梁。
中间跨主梁在两侧各设计了一个端头，其中左侧端头为滚动轴承简支，右侧端头与垂直方向上的冲击力传感器相连。
这样当车辆模型经过桥梁模型时，就可以检测到冲击荷载。
另外，在主梁的侧梁中间预留了2cm的水平缝，代表实际桥梁上的伸缩缝。
1.1.2车辆模型模型车分为金属车体和硅胶车轮两部分，总长度为15cm，宽度为6cm，轴距为9cm，轮距为7cm，车轮直径2.5cm。
模型车的上方设有凹槽，可以放置金属块，后期根据实验要求增减金属块，通过调整模型的重量产生不同的冲击荷载。
车轮采用偏软的硅胶，受到上部金属车体的压力作用，可以让硅胶车轮与模拟桥面保持一定的接触长度，从而更加接近真实状况下汽车的行驶状态。
未加金属块的情况下，模型车总重量为5.1kg，此时橡胶车轮与模拟桥面的接触长度为6.2mm。
1.1.3测试与动力系统信号采集系统采用北京东方振动和噪声技术研究所的INV3018A数据分析仪，采样频率取12援8kHz，冲击力传感器为PCB压电式动态力传感器，加速度用扬州科动的压电式加速度传感器来测试。
第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020城市轨道交通高架桥“降噪型”动力吸振器参数优化周力1，张天琦1，罗雁云1，陈大磊2，吴尚1(1.同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海，201800；2.中铁上海局集团有限公司蚌埠工务段，安徽蚌埠，233000)摘要：针对高架桥动力吸振器不能有效降低桥梁结构噪声的问题，以城市轨道交通中应用较为广泛的箱梁为研究对象，基于车辆荷载作用下振动与噪声试验，结合板件声辐射理论，研究声辐射效率对桥梁结构噪声频谱特征及幅值的影响。
在此基础上，根据车−轨−桥有限元仿真得到的箱梁振动与结构噪声频谱结果，合理选择减振目标频段；结合多重动力吸振器(MDV A)参数优化理论，进行参数优化设置，并进一步对比分析有、无MDV A 工况下的桥梁振动与结构噪声的差异。
研究结果表明：声辐射效率对桥梁结构噪声的频谱特征及幅值的影响不可忽视；该“降噪型”动力吸振器能够在总体振动水平改善幅度不大的情况下获得较好的降噪效果。
关键词：城市轨道交通；箱梁；动力吸振器；参数优化；减振与降噪中图分类号：U24，TB123文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）06-1664-09Parameters optimization of "noise reduction type"dynamicvibration absorber for urban rail transit viaductZHOU Li 1,ZHANG Tianqi 1,LUO Yanyun 1,CHEN Dalei 2,WU Shang 1(1.Institute of Railway and Urban Rail Transit,Tongji University,Shanghai 201800,China;2.China Railway Shanghai Group Co.Ltd.,Bengbu Track Maintenance Subdivision,Bengbu 233000,China)Abstract:Considering that dynamic vibration absorber of viaduct cannot effectively reduce the structure-born noise,the box girder commonly used in urban rail transit was taken as the research object.Based on field test of vibration and noise under vehicle load and the plate sound radiation theory,the influence of sound radiation efficiency on the spectrum characteristics and amplitude of bridge structural noise was studied.According to the frequency spectrum results of vibration and structural noise of box girder obtained by finite element simulation of vehicle −rail −bridge,the target frequency band of vibration reduction was reasonably selected.Based on the parameter optimization theory of multi-dynamic vibration absorber(MDV A),the relevant parameters were optimized.Furthermore,the differences of bridge vibration and structural noise under MDV A and non-MDV A conditions were compared and analyzed.The results show that the influence of the sound radiation efficiency on spectrum characteristics and amplitude of bridge noise cannot be ignored.The "noise reduction type"MDV A canDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.06.021收稿日期：2019−10−18；修回日期：2019−12−18基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51678446,51708422,51408434)(Projects(51678446,51708422,51408434)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：罗雁云，博士，教授，从事铁道振动与噪声研究；E-mail ：********************.cn第6期周力，等：城市轨道交通高架桥“降噪型”动力吸振器参数优化achieve better noise reduction effect with little improvement in the overall vibration level.Key words:urban rail transit;box girder;dynamic vibration absorber(DV A);parameters optimization;vibration and noise reduction城市轨道交通运营过程中高架区段所产生的各类噪声对人们生活和工作带来的影响日益凸显，成为制约轨道交通发展的潜在因素之一。
【基金项目】浙江省交通运输厅科技计划项目（2015-2-47）；宁波市交通运输科技计划项目（202104）【作者简介】吕俊平（1975~），男，浙江义乌人，高级工程师，从事道桥工程研究。
车辆对桥梁伸缩缝冲击效应的实验研究Experimental Analysis on the Impact Effect of the Vehicle on Bridge Expansion Joint吕俊平1，韩凌霞2，丁勇3（1.金华市交通工程质量监督站，浙江金华321302；2.浙江大学建筑设计研究院有限公司，杭州310063；3.宁波大学土木工程系，浙江宁波315211）LYU Jun-ping 1，HAN Ling-xia 2，DING Yong 2(1.Jinhua Traffic Engineering Quality Supervision Station,Jinhua 321302,China;2.The Architectural Design &Research Institute of Zhejiang University Co.Ltd.,Hangzhou 310063,China;3.Department of Civil Engineering of Ningbo University,Ningbo 315211,China)【摘要】为研究车辆经过桥梁伸缩缝时产生的局部冲击效应，建立了车辆与桥梁伸缩缝的缩尺模型进行实验研究。
以车辆经过伸缩缝处时的车轮动态轮压作为评价指标，分析伸缩缝宽度、行车速度、小车质量等参数对局部冲击效应的影响。
分析结果表明：（1）车辆轮胎荷载的冲击系数随着小车行驶速度的增大而逐渐增大，随着桥梁伸缩缝宽度的增加而逐渐增大，随着小车整体质量的增加而逐渐减小；（2）最大冲击系数可能超过我国桥梁规范给定的数值。
【Abstract 】In order to studythe local impact effect when the vehicle passes across the bridge expansion joint,scale models of the vehicle and thebridge expansion joint are fabricated for experimental research.The dynamic wheel impact force of the wheel when the vehicle passes across the expansion joint is taken as the evaluation index to analyze the influence of the parameters on the local impact effect,such as the width of bridge expansion joint,thevelocityand themassofthe vehicle.The results of the experiments indicate that:(1)The impact factor of the wheel load of the vehicle increases with the increase of the vehicle velocity,increases with the increase of the gap width in the bridge expansion joint,and decreases with theincrease ofthemassofthevehicle;(2)The maximum impactcoefficient mayexceed thevaluegiven in thebridge codeofChina.【关键词】桥梁伸缩缝；局部冲击效应；实验研究；桥梁工程【Keywords 】bridgeexpansion joint;localshock effect;experimental study;bridge engineering 【中图分类号】TB21；U446【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2022）01-0050-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.01.0151引言移动车辆对桥梁长期的反复作用可能导致桥梁结构的疲劳和破坏，尤其是当车辆经过伸缩缝时发生的跳车现象，会对桥梁产生较大的局部冲击效应，导致桥头位置的伸缩缝、桥面板等极易破坏，需经常性地维护和更换[1，2]。
桥梁伸缩缝噪声实测与影响因素分析石林泽;杨阳;丁勇;吕建华;杨颢;王佩;聂载东【期刊名称】《北方环境》【年(卷),期】2017(029)006【摘要】汽车通过桥梁伸缩缝时产生的噪声是城市桥梁噪声主要来源.为防治这一噪声污染源,选取宁波市20座桥梁、三种典型伸缩缝,对车辆经过桥梁伸缩缝时的噪声进行实测.测试结果用保留低频噪声的Z计权声压级表示,并讨论了这种噪声的影响因素.分析结果表明:(1)伸缩缝跳车时的声压大于汽车在路上、桥上行驶时的声压,产生明显的环境噪声污染;(2)伸缩缝的开口越大,导致的伸缩缝噪声越大;(3)模数式伸缩缝和梳齿板式伸缩缝产生的噪声大于单缝式伸缩缝产生的噪声.【总页数】3页(P145-146,148)【作者】石林泽;杨阳;丁勇;吕建华;杨颢;王佩;聂载东【作者单位】宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211;宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211;宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211;宁波路宝科技实业集团有限公司 , 浙江宁波 315211;宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211;宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211;宁波大学土木工程系 , 浙江宁波 315211【正文语种】中文【中图分类】X839.1【相关文献】1.汽车荷载作用下桥梁伸缩缝噪声的实测研究 [J], 杨阳;吕俊平;石林泽;丁勇;王博;俞丹波;邹毓颖2.基于34座桥梁实测的城市桥梁噪声分析 [J], 张纬;金涛;丁勇;朱立烽;唐光武3.桥梁伸缩缝损坏形式及其影响因素分析 [J], 高珂华4.汽车荷载作用下桥梁伸缩缝噪声的实测研究 [J], 杨阳;吕俊平;石林泽;丁勇;王博;俞丹波;邹毓颖5.模数式桥梁伸缩缝动力强度计算与影响因素分析 [J], 邹毓颖;吕俊平;丁勇;俞丹波;吕建华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析作者：殷新锋晏万里任厚乾刘扬来源：《湖南大学学报·自然科学版》2021年第09期摘要：現有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响，基于LS-DYNA 程序，采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压，结合常用重载三轴汽车的结构参数，运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性，建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法，将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来，形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性，并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.关键词：响应面法;有限元模型修正;连续刚构桥;LS-DYNA;动力响应中图分类号：U441.2 文献标志码：AFine Modeling of Coupled Vibration of Highway Bridge underVehicle Loading and Verification AnalysisYIN Xinfeng1，YAN Wanli1，REN Houqian1，LIU Yang1，2（1. College of Civil Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410114，China;2. College of Civil Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou 412007，China）Abstract：In the existing coupling vibration analysis of vehicle bridge，the influence of vehicle dynamic characteristics and flexible tire on the vehicle bridge coupling vibration response can not be accurately considered. In order to further study the influence of pneumatic tire pressure on vehicle bridge coupling vibration，the linear elastic rubber material is used to simulate the tire and define the air pressure in the tire based on LS-DYNA program. Combined with the structural parameters of the commonly used heavy-duty three-axle vehicle，the dynamic characteristics of the vehicle suspension system are simulated by using the spring damping element，beam and shell element，and a three-dimensional vehicle model is established. Based on the test results of the real bridge and the response surface method，a high-precision finite element bridge model is obtained. The vehicle subsystem and the bridge subsystem are coupled together to form the explicit vehicle bridge coupling vibration analysis model through the contact algorithm built in the explicit solution program LS-DYNA. The correctness of the method is verified by comparing the calculation results with the measured results，and the influence of tire pressure on bridge vibration is analyzed.Key words：response surface method;finite element model updating;continuous rigid-frame bridge;LS-DYNA;dynamic response车辆在桥梁上行驶时产生的激励导致车辆和桥梁产生相互振动，该振动称为车桥耦合振动[1]. 国内外学者对车桥耦合振动问题进行了大量研究，并取得非凡成果.夏禾[2]将车辆简化为悬挂振动模型，研究了车-桥-墩相互作用的动力响应. Cai等[3-4]采用两轴车辆模型，基于功率谱密度函数生成随机桥面不平整度，分析了车辆荷载作用下桥梁振动响应. Huang等[5]采用三轴车辆有限元模型研究了简支梁的车桥随机振动. 韩万水等[6]结合实测数据对桥梁模型进行修正以得到桥梁基准模型，并采用梁格法对车桥振动进行分析. 李奇等[7]考虑车体柔性的影响，分析了高速列车和简支梁桥相互作用的影响. 邓露等[8]运用动态称重技术（BWIM）实时监测车辆总重和轴重，进行中小型跨径混凝土梁桥的振动研究.赵越等[9]基于等参映射与改进折半法在传统车桥耦合分析的基础上进一步提升其分析精度及计算效率，从而进行公路车桥耦合分析.但关于充气轮胎胎压对车-桥耦合振动影响的研究较少.主要原因为现有车-桥耦合振动分析中车辆模型多为简化的质量-弹簧-阻尼多自由度振动模型[10-13]，该模型常将车轮简化为点或者等效线面接触，故不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.因此，建立精确车辆模型和桥梁模型是至关重要的，这样才能提高数值模拟精度，为桥梁结构的健康运营提供有利建议.本文以一座连续刚构箱梁桥为工程背景.首先，基于LS-DYNA程序以车辆实际构造及动力特性为基准，建立车辆精细三维有限元模型;然后，结合响应面法并依据实桥试验结果对桥梁模型进行修正，以得高精度的桥梁有限元模型;最后，通过LS-DYNA程序将桥梁模型和车辆模型进行耦合，求解车桥的振动响应，并通过改变车轮气压，分析该参数对桥梁振动响应的影响.1 车辆模型的建立及校验1.1 车辆模型的建立在车桥耦合振动模型中，影响桥梁振动响应的主要因素为车辆模型的动力特性和荷载分布. 车辆模型需着重模拟悬架系统、车轮和轴重. 本文参照东风牌三轴载重自卸货车，建立车辆有限元模型，其相关参数如表1所示.前中轴距为3.5 m，中后轴距为1.4 m，后轮距为1.8 m. 基于CAD软件SolidWorks分别建立各部位的几何模型并进行网格划分，最后使用梁、壳、实体单元及离散单元等赋予不同部位网格不同的属性，从而构建车辆模型，如图1所示.车轮由轮胎、轮盘和轮毂组成.轮胎采用线弹性橡胶材料，轮盘和轮毂采用线弹性钢材材料，车轮模型中各部位连接均为刚性连接，边界为刚性固态约束，有限元模型如图2所示. 根据轮胎内实际气压，使用LS-DYNA程序关键字*AIRBAG_SIMPLE_AIRBAG_MODEL定义由轮胎、轮毂组成的封闭体内的气压，其气体压力值为0.6 MPa.由于车辆悬架系统结构复杂，本文采用壳单元、刚体、弹簧阻尼单元和多点约束来模拟悬架系统.前后悬架的弹簧和阻尼器的参数参考文献[14]，前悬架的弹簧刚度取800 N/mm，阻尼系数取20 Ns/mm;后悬架的弹簧刚度取1 200 N/mm，阻尼系数取25 Ns/mm. 前后悬架实体构造及有限元模型如图3所示.为了使车轮正常转动，在轮盘与车轴之间设置旋转铰，再通过定义*INITIAL_VELOCTIY_GENERATION关键字设置车轮的转动和平动速度，实现车轮滚动向前的状态，如图4所示.1.2 车辆模型的校验在车辆模型的3个轴上选择6个节点，约束竖向位移. 然后对车辆施加重力荷载使车辆产生瞬时振动，再通过定义关键字*DAMPING_GLOBAL对车辆模型施加全局阻尼，使其快速达到稳定状态，计算出约束反力，并与实测车辆轴重进行比较，最终得到车辆模型的轴载曲线如图5所示.由表2知，车体总重偏差为0.87%，说明实测车辆轴重分布特性能体现于建立的车辆模型.通过对比车辆模型和实测车辆的自振频率，验证车辆模型动力特性的有效性. 如图6所示，该车实测自振频率为1.635 Hz，车辆有限元模型的自振频率为1.647 Hz，显然，两者基频相差很小.2 桥梁模型2.1 桥梁概况该桥主桥为三跨变截面预应力混凝土连续刚构结构，跨径布置为（65+120+65） m，其立面及断面示意图分别如图7和图8所示.2.2 实桥试验利用有限元软件ANSYS建立初始有限元模型如图9所示. 主梁和墩身都用实体单元模拟，墩底采用固结连接. 混凝土密度取为2 500 kg/m3，主梁和墩的混凝土弹性模量分别为34.5 GPa和32.5 GPa.现场对桥梁进行静力试验，测试中加载车辆总数为6辆，每辆总重为35 t，车辆前轴重7 t，中轴和后轴各重14 t，车辆照片如图10所示.在正式试验前先进行预加载，以消除非弹性变形，确保试验及设备处于良好工作状态. 正式试验中将加载车分3級加载，每一级加载持荷2 ～ 3 min，待实测应变及挠度数据稳定后进行数据的采集工作，再进行下一级的加载工作. 限于篇幅，仅就其中一个工况做详要概述. 为了使加载截面承受最大正弯矩，在中跨跨中截面中心加载，相应的荷载效率系数为0.967.挠度测点布置如图11所示.实桥试验的挠度采用水准仪进行测量，现场测试照片如图12所示.脉动试验采用多通道数据采集分析系统NI公司的PXI系统进行试验，采用8330B3型超低频加速度传感器进行数据采集，最低采样频率从0 Hz开始，采集主梁横向和竖向振动数据，再经信号分析得到全桥的各阶固有振动特性，现场采集照片如图13所示.2.3 基于响应面法的有限元模型更新基于响应面法的有限元模型修正是用响应面函数来模拟实际结构的响应函数，将试验设计与数理统计相结合，通过样本选取、方差分析参数选取、响应面的拟合及采用优化算法寻求响应面模型中的最优解来进行有限元模型修正.据文献[15-16]知，影响有限元模型与实测桥梁结构差别的主要因素为结构混凝土密度、主梁和墩混凝土弹性模量，因此取这三个因素作为变量. 为获得响应与所选定的三参数之间的联系，首先需要参数设计. 根据参数取值的变化规律，假设三参数的单位长度值为10%，则可得该三参数值的变化范围见表3.以桥梁模态和静力变形为目标来更新桥梁模型，选取桥梁结构的第一阶自振频率（R1）、测点5挠度值（R2）和测点6挠度值（R3）作为目标函数.这3个目标函数充分利用了现场的实桥试验条件，且包含了桥梁静、动力性能指标，可较为全面、准确地反映桥梁的力学性能.根据上述试验设计，应用回归分析技术对样本数据进行响应面拟合，并用R2准则和R2adj准则进行响应面拟合精度的检验，其表达式见方程（1）（2）.式中：SST = SSE + SSR表示模型的总方差;dT表示模型的总自由度.如果R2和R2adj的值都接近1且两者差值很小，则表示响应面方程拟合得很好.本文以一座连续刚构箱梁桥为工程背景.首先，基于LS-DYNA程序以车辆实际构造及动力特性为基准，建立车辆精细三维有限元模型;然后，结合响应面法并依据实桥试验结果对桥梁模型进行修正，以得高精度的桥梁有限元模型;最后，通过LS-DYNA程序将桥梁模型和车辆模型进行耦合，求解车桥的振动响应，并通过改变车轮气压，分析该参数对桥梁振动响应的影响.1 车辆模型的建立及校验1.1 车辆模型的建立在车桥耦合振动模型中，影响桥梁振动响应的主要因素为车辆模型的动力特性和荷载分布. 车辆模型需着重模拟悬架系统、车轮和轴重. 本文参照东风牌三轴载重自卸货车，建立车辆有限元模型，其相关参数如表1所示.前中轴距为3.5 m，中后轴距为1.4 m，后轮距为1.8 m. 基于CAD软件SolidWorks分别建立各部位的几何模型并进行网格划分，最后使用梁、壳、实体单元及离散单元等赋予不同部位网格不同的属性，从而构建车辆模型，如图1所示.车轮由轮胎、轮盘和轮毂组成.轮胎采用线弹性橡胶材料，轮盘和轮毂采用线弹性钢材材料，车轮模型中各部位连接均为刚性连接，边界为刚性固态约束，有限元模型如图2所示. 根据轮胎内实际气压，使用LS-DYNA程序关键字*AIRBAG_SIMPLE_AIRBAG_MODEL定义由轮胎、轮毂组成的封闭体内的气压，其气体压力值为0.6 MPa.由于车辆悬架系统结构复杂，本文采用壳单元、刚体、弹簧阻尼单元和多点约束来模拟悬架系统.前后悬架的弹簧和阻尼器的参数参考文献[14]，前悬架的弹簧刚度取800 N/mm，阻尼系数取20 Ns/mm;后悬架的弹簧刚度取1 200 N/mm，阻尼系数取25 Ns/mm. 前后悬架实体构造及有限元模型如图3所示.为了使车轮正常转动，在轮盘与车轴之间设置旋转铰，再通过定义*INITIAL_VELOCTIY_GENERATION关键字设置车轮的转动和平动速度，实现车轮滚动向前的状态，如图4所示.1.2 车辆模型的校验在车辆模型的3个轴上选择6个节点，约束竖向位移. 然后对车辆施加重力荷载使车辆产生瞬时振动，再通过定义关键字*DAMPING_GLOBAL对车辆模型施加全局阻尼，使其快速达到稳定状态，计算出约束反力，并与实测车辆轴重进行比较，最终得到车辆模型的轴载曲线如图5所示.由表2知，车体总重偏差为0.87%，说明实测车辆轴重分布特性能体现于建立的车辆模型.通过对比车辆模型和实测车辆的自振频率，验证车辆模型动力特性的有效性. 如图6所示，该车实测自振频率为1.635 Hz，车辆有限元模型的自振频率为1.647 Hz，显然，两者基频相差很小.2 桥梁模型2.1 橋梁概况该桥主桥为三跨变截面预应力混凝土连续刚构结构，跨径布置为（65+120+65） m，其立面及断面示意图分别如图7和图8所示.2.2 实桥试验利用有限元软件ANSYS建立初始有限元模型如图9所示. 主梁和墩身都用实体单元模拟，墩底采用固结连接. 混凝土密度取为2 500 kg/m3，主梁和墩的混凝土弹性模量分别为34.5 GPa和32.5 GPa.现场对桥梁进行静力试验，测试中加载车辆总数为6辆，每辆总重为35 t，车辆前轴重7 t，中轴和后轴各重14 t，车辆照片如图10所示.在正式试验前先进行预加载，以消除非弹性变形，确保试验及设备处于良好工作状态. 正式试验中将加载车分3级加载，每一级加载持荷2 ～ 3 min，待实测应变及挠度数据稳定后进行数据的采集工作，再进行下一级的加载工作. 限于篇幅，仅就其中一个工况做详要概述. 为了使加载截面承受最大正弯矩，在中跨跨中截面中心加载，相应的荷载效率系数为0.967.挠度测点布置如图11所示.实桥试验的挠度采用水准仪进行测量，现场测试照片如图12所示.脉动试验采用多通道数据采集分析系统NI公司的PXI系统进行试验，采用8330B3型超低频加速度传感器进行数据采集，最低采样频率从0 Hz开始，采集主梁横向和竖向振动数据，再经信号分析得到全桥的各阶固有振动特性，现场采集照片如图13所示.2.3 基于响应面法的有限元模型更新基于响应面法的有限元模型修正是用响应面函数来模拟实际结构的响应函数，将试验设计与数理统计相结合，通过样本选取、方差分析参数选取、响应面的拟合及采用优化算法寻求响应面模型中的最优解来进行有限元模型修正.据文献[15-16]知，影响有限元模型与实测桥梁结构差别的主要因素为结构混凝土密度、主梁和墩混凝土弹性模量，因此取这三个因素作为变量. 为获得响应与所选定的三参数之间的联系，首先需要参数设计. 根据参数取值的变化规律，假设三参数的单位长度值为10%，则可得该三参数值的变化范围见表3.以桥梁模态和静力变形为目标来更新桥梁模型，选取桥梁结构的第一阶自振频率（R1）、测点5挠度值（R2）和测点6挠度值（R3）作为目标函数.这3个目标函数充分利用了现场的实桥试验条件，且包含了桥梁静、动力性能指标，可较为全面、准确地反映桥梁的力学性能.根据上述试验设计，应用回归分析技术对样本数据进行响应面拟合，并用R2准则和R2adj准则进行响应面拟合精度的检验，其表达式见方程（1）（2）.式中：SST = SSE + SSR表示模型的总方差;dT表示模型的总自由度.如果R2和R2adj的值都接近1且两者差值很小，则表示响应面方程拟合得很好.本文以一座连续刚构箱梁桥为工程背景.首先，基于LS-DYNA程序以車辆实际构造及动力特性为基准，建立车辆精细三维有限元模型;然后，结合响应面法并依据实桥试验结果对桥梁模型进行修正，以得高精度的桥梁有限元模型;最后，通过LS-DYNA程序将桥梁模型和车辆模型进行耦合，求解车桥的振动响应，并通过改变车轮气压，分析该参数对桥梁振动响应的影响.1 车辆模型的建立及校验1.1 车辆模型的建立在车桥耦合振动模型中，影响桥梁振动响应的主要因素为车辆模型的动力特性和荷载分布. 车辆模型需着重模拟悬架系统、车轮和轴重. 本文参照东风牌三轴载重自卸货车，建立车辆有限元模型，其相关参数如表1所示.前中轴距为3.5 m，中后轴距为1.4 m，后轮距为1.8 m.基于CAD软件SolidWorks分别建立各部位的几何模型并进行网格划分，最后使用梁、壳、实体单元及离散单元等赋予不同部位网格不同的属性，从而构建车辆模型，如图1所示.车轮由轮胎、轮盘和轮毂组成.轮胎采用线弹性橡胶材料，轮盘和轮毂采用线弹性钢材材料，车轮模型中各部位连接均为刚性连接，边界为刚性固态约束，有限元模型如图2所示. 根据轮胎内实际气压，使用LS-DYNA程序关键字*AIRBAG_SIMPLE_AIRBAG_MODEL定义由轮胎、轮毂组成的封闭体内的气压，其气体压力值为0.6 MPa.由于车辆悬架系统结构复杂，本文采用壳单元、刚体、弹簧阻尼单元和多点约束来模拟悬架系统.前后悬架的弹簧和阻尼器的参数参考文献[14]，前悬架的弹簧刚度取800 N/mm，阻尼系数取20 Ns/mm;后悬架的弹簧刚度取1 200 N/mm，阻尼系数取25 Ns/mm. 前后悬架实体构造及有限元模型如图3所示.为了使车轮正常转动，在轮盘与车轴之间设置旋转铰，再通过定义*INITIAL_VELOCTIY_GENERATION关键字设置车轮的转动和平动速度，实现车轮滚动向前的状态，如图4所示.1.2 车辆模型的校验在车辆模型的3个轴上选择6个节点，约束竖向位移. 然后对车辆施加重力荷载使车辆产生瞬时振动，再通过定义关键字*DAMPING_GLOBAL对车辆模型施加全局阻尼，使其快速达到稳定状态，计算出约束反力，并与实测车辆轴重进行比较，最终得到车辆模型的轴载曲线如图5所示.由表2知，车体总重偏差为0.87%，说明实测车辆轴重分布特性能体现于建立的车辆模型.通过对比车辆模型和实测车辆的自振频率，验证车辆模型动力特性的有效性. 如图6所示，该车实测自振频率为1.635 Hz，车辆有限元模型的自振频率为1.647 Hz，显然，两者基频相差很小.2 桥梁模型2.1 桥梁概况该桥主桥为三跨变截面预应力混凝土连续刚构结构，跨径布置为（65+120+65） m，其立面及断面示意图分别如图7和图8所示.2.2 实桥试验利用有限元软件ANSYS建立初始有限元模型如图9所示. 主梁和墩身都用实体单元模拟，墩底采用固结连接. 混凝土密度取为2 500 kg/m3，主梁和墩的混凝土弹性模量分别为34.5 GPa和32.5 GPa.现场对桥梁进行静力试验，测试中加载车辆总数为6辆，每辆总重为35 t，车辆前轴重7 t，中轴和后轴各重14 t，车辆照片如图10所示.在正式试验前先进行预加载，以消除非弹性变形，确保试验及设备处于良好工作状态. 正式试验中将加载车分3级加载，每一级加载持荷2 ～ 3 min，待实测应变及挠度数据稳定后进行数据的采集工作，再进行下一级的加载工作. 限于篇幅，仅就其中一个工况做详要概述. 为了使加载截面承受最大正弯矩，在中跨跨中截面中心加载，相应的荷载效率系数为0.967.挠度测点布置如图11所示.实桥试验的挠度采用水准仪进行测量，现场测试照片如图12所示.脉动试验采用多通道数据采集分析系统NI公司的PXI系统进行试验，采用8330B3型超低频加速度传感器进行数据采集，最低采样频率从0 Hz开始，采集主梁横向和竖向振动数据，再经信号分析得到全桥的各阶固有振动特性，现场采集照片如图13所示.2.3 基于响应面法的有限元模型更新基于响应面法的有限元模型修正是用响应面函数来模拟实际结构的响应函数，将试验设计与数理统计相结合，通过样本选取、方差分析参数选取、响应面的拟合及采用优化算法寻求响应面模型中的最优解来进行有限元模型修正.据文献[15-16]知，影响有限元模型与实测桥梁结构差别的主要因素为结构混凝土密度、主梁和墩混凝土弹性模量，因此取这三个因素作为变量. 为获得响应与所选定的三参数之间的联系，首先需要参数设计. 根据参数取值的变化规律，假设三参数的单位长度值为10%，则可得该三参数值的变化范围见表3.以桥梁模态和静力变形为目标来更新桥梁模型，选取桥梁结构的第一阶自振频率（R1）、测点5挠度值（R2）和测点6挠度值（R3）作为目标函数.这3个目标函数充分利用了现场的实桥试验条件，且包含了桥梁静、动力性能指标，可较为全面、准确地反映桥梁的力学性能.根据上述试验设计，应用回归分析技术对样本数据进行响应面拟合，并用R2准则和R2adj准则进行响应面拟合精度的检验，其表达式见方程（1）（2）.式中：SST = SSE + SSR表示模型的总方差;dT表示模型的总自由度.如果R2和R2adj的值都接近1且两者差值很小，则表示响应面方程拟合得很好.本文以一座连续刚构箱梁桥为工程背景.首先，基于LS-DYNA程序以车辆实际构造及动力特性为基准，建立车辆精细三维有限元模型;然后，结合响应面法并依据实桥试验结果对桥梁模型进行修正，以得高精度的桥梁有限元模型;最后，通过LS-DYNA程序将桥梁模型和车辆模型进行耦合，求解车桥的振动响应，并通过改变车轮气压，分析该参数对桥梁振动响应的影响.1 车辆模型的建立及校验1.1 车辆模型的建立在车桥耦合振动模型中，影响桥梁振动响应的主要因素为车辆模型的动力特性和荷载分布. 车辆模型需着重模拟悬架系统、车轮和轴重. 本文参照东风牌三轴载重自卸货车，建立车辆有限元模型，其相关参数如表1所示.前中轴距为3.5 m，中后轴距为1.4 m，后轮距为1.8 m. 基于CAD软件SolidWorks分别建立各部位的几何模型并进行网格划分，最后使用梁、壳、实体单元及离散单元等赋予不同部位网格不同的属性，从而构建车辆模型，如图1所示.车轮由轮胎、轮盘和轮毂组成.轮胎采用线弹性橡胶材料，轮盘和轮毂采用线弹性钢材材料，车轮模型中各部位连接均为刚性连接，边界为刚性固态约束，有限元模型如图2所示. 根据轮胎内实际气压，使用LS-DYNA程序关键字*AIRBAG_SIMPLE_AIRBAG_MODEL定义由轮胎、轮毂组成的封闭体内的气压，其气体压力值为0.6 MPa.由于车辆悬架系统结构复杂，本文采用壳单元、刚体、弹簧阻尼单元和多点约束来模拟悬架系统.前后悬架的弹簧和阻尼器的参数参考文献[14]，前悬架的弹簧刚度取800 N/mm，阻尼系数取20 Ns/mm;后悬架的弹簧刚度取1 200 N/mm，阻尼系数取25 Ns/mm. 前后悬架实体构造及有限元模型如图3所示.为了使车轮正常转动，在轮盘与车轴之间设置旋转铰，再通过定义*INITIAL_VELOCTIY_GENERATION关键字设置车轮的转动和平动速度，实现车轮滚动向前的状态，如图4所示.1.2 车辆模型的校验在车辆模型的3个轴上选择6个节点，约束竖向位移. 然后对车辆施加重力荷载使车辆产生瞬时振动，再通过定义关键字*DAMPING_GLOBAL对车辆模型施加全局阻尼，使其快速达到稳定状态，计算出约束反力，并与实测车辆轴重进行比较，最终得到车辆模型的轴载曲线如图5所示.由表2知，车体总重偏差为0.87%，说明实测车辆轴重分布特性能体现于建立的车辆模型.通过对比车辆模型和实测车辆的自振频率，验证车辆模型动力特性的有效性. 如图6所示，该车实测自振频率为1.635 Hz，车辆有限元模型的自振频率为1.647 Hz，显然，两者基频相差很小.2 桥梁模型2.1 桥梁概况该桥主桥为三跨变截面预应力混凝土连续刚构结构，跨径布置为（65+120+65） m，其立面及断面示意图分别如图7和图8所示.2.2 实桥试验利用有限元软件ANSYS建立初始有限元模型如图9所示. 主梁和墩身都用实体单元模拟，墩底采用固结连接. 混凝土密度取为2 500 kg/m3，主梁和墩的混凝土弹性模量分别为34.5 GPa和32.5 GPa.现場对桥梁进行静力试验，测试中加载车辆总数为6辆，每辆总重为35 t，车辆前轴重7 t，中轴和后轴各重14 t，车辆照片如图10所示.在正式试验前先进行预加载，以消除非弹性变形，确保试验及设备处于良好工作状态. 正式试验中将加载车分3级加载，每一级加载持荷2 ～ 3 min，待实测应变及挠度数据稳定后进行数据的采集工作，再进行下一级的加载工作. 限于篇幅，仅就其中一个工况做详要概述. 为了使加载截面承受最大正弯矩，在中跨跨中截面中心加载，相应的荷载效率系数为0.967.挠度测点布置如图11所示.实桥试验的挠度采用水准仪进行测量，现场测试照片如图12所示.脉动试验采用多通道数据采集分析系统NI公司的PXI系统进行试验，采用8330B3型超低频加速度传感器进行数据采集，最低采样频率从0 Hz开始，采集主梁横向和竖向振动数据，再经信号分析得到全桥的各阶固有振动特性，现场采集照片如图13所示.2.3 基于响应面法的有限元模型更新基于响应面法的有限元模型修正是用响应面函数来模拟实际结构的响应函数，将试验设计与数理统计相结合，通过样本选取、方差分析参数选取、响应面的拟合及采用优化算法寻求响应面模型中的最优解来进行有限元模型修正.。
汽粋技/AUTO SCI-TECH2019年第5期doi:10.3969/j.issn.l005-2550.2019.05.011收稿日期：2019-06-05车用声学材料隔声性能测试方法研究侯兆平打莫天石2,付年打郭名权彳(上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州545000； 2.中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司，天津300000;3.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，长沙410000)摘要：混响室-消声室法是衡量声学隔声性能的重要方法，但声学实验室造价昂贵，且移动不便，所以可移动式的小型声学实验室的研发以及其测试能力的验证是非常必要的。
本文使用混响室-消声室法与基于混响室-消声室原理设计的的Alpha舱法分别测试汽车地毯总成样件插入损失，并通过SEA法仿真计算该样件的插入损失，对这三种结果进行对比分析。
结果表明，Alpha舱法测试结果与仿真结果更为接近，在800-4000Hz的中高频段内能较准确反映材料的隔声性能。
结论可为相关企业选择检测材料声学性能的方法提供参考。
关键词：混响室-消声室；Alpha舱；SEA法；插入损失中图分类号：U467.493文献标识码：A文章编号：1005-2550(2019)05-0050-04The Research on Test Method of Sound Insulation Performancefor Acoustic Materials of VehiclesHOU Zhao-ping1,MO Tian-shi2,FU Nian1,GUO Ming-quan3(1.SAIC-GM-Wuling Automobile Co.,Ltd,Liuzhou545000,China;2.China Automotive Research(Tianjin)Automotive Engineering Research Institute Co.,Ltd,Tianjin30000,China;3.Hunan Huda Aisheng Automotive Technological Development Co.,Ltd,Changsha410000,China)Abstract:The reverberation chamber-anechoic chamber method is an important method to measure the acoustic insulation performance.However,the acoustic laboratory is expensiveand inconvenient to move,so the development of a portable small acoustic laboratory and theverification of its testing capability are indispensable・In this paper,the reverberationchamber-anechoic chamber method and the Alpha cabin method which based on the principleof reverberation chamber-anechoic chamber are used to test the insertion loss of car carpetassembly sample respectively,and the insertion loss of sample was simulated by SEA method,then above three results had been constrasted and analyzed.The results showed that the testresult of Alpha cabin was closer to the simulation result,and the sound insulationperformance of the material can be accurately reflected in the medium-high frequency rangeof800-4000Hz.The conclusion can provide reference for the relevant enterprises to choosethe method to detect the acoustic properties of materials.Key Words:Pressure;reverberation chamber-anechoic chamber;Alpha Cabin;SEA method;insertion loss55试验•测试丨车用声学材料隔声性能测试方法研究侯兆平毕业于武汉理工大学，硕士学历，高级工程师，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，研究方向为汽车声学包装及整车风噪。
