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铁路超材料波阻垫设计与低频减振降噪应用研究
1
作者
余奇
赵才友
+2 位作者
张鑫浩
师多佳
王平
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期5221-5231,共11页
由于地铁低频环境振动传播距离远、衰减慢、携带能量大且难以控制,对线路设备、周边建筑及人体健康等产生了不同程度的负面影响。为了解决城市轨道交通低频振动噪声问题,针对抑制地铁低频弹性波,研制基于局域共振机理技术新型超材料波...
由于地铁低频环境振动传播距离远、衰减慢、携带能量大且难以控制,对线路设备、周边建筑及人体健康等产生了不同程度的负面影响。为了解决城市轨道交通低频振动噪声问题,针对抑制地铁低频弹性波,研制基于局域共振机理技术新型超材料波阻垫。超材料波阻垫为周期性排列的钢片嵌套橡胶结构,通过局域共振带隙阻波技术,起到增大整体结构弹性波衰减能力,进而起到更好的减振效果。基于带隙产生机理从而推导出带隙计算公式,讨论了超材料波阻垫的几何参数对带隙的影响规律,并结合频域动力学和边界元方法分析了超材料波阻垫对地铁邻近建筑物室内振动与二次噪声的空间分布影响规律。结果表明设计的超材料波阻垫元胞带隙起始频率可低至5 Hz、宽度为5~22 Hz,且从频响曲线图中可得知带隙内振动衰减率平均值高达20 dB。在建筑物声压级与土地位移变形图中能够发现,带隙频段范围内,超材料波阻垫可有效控制建筑物内的振动与二次噪声,在17~28 Hz内效果最佳,平均声压级最多降低了25 dB,所有楼层的平均噪声声压级均有下降。综上可认为超材料波阻垫可有效实现低频振动控制,进而控制地铁列车诱发的环境振动及建筑物二次噪声,为实际地铁减振降噪工程应用提供了设计思路。
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关键词
超材料波阻垫
元胞
带隙
局域共振
减振降噪
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职称材料
题名
铁路超材料波阻垫设计与低频减振降噪应用研究
1
作者
余奇
赵才友
张鑫浩
师多佳
王平
机构
西南交通大学土木工程学院
西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期5221-5231,共11页
基金
高速铁路基础研究联合基金资助项目(U1734207)
国家自然科学基金资助项目(51978585)
国家重点研发计划项目(2023YFB2603700,2022YFB2603404)。
文摘
由于地铁低频环境振动传播距离远、衰减慢、携带能量大且难以控制,对线路设备、周边建筑及人体健康等产生了不同程度的负面影响。为了解决城市轨道交通低频振动噪声问题,针对抑制地铁低频弹性波,研制基于局域共振机理技术新型超材料波阻垫。超材料波阻垫为周期性排列的钢片嵌套橡胶结构,通过局域共振带隙阻波技术,起到增大整体结构弹性波衰减能力,进而起到更好的减振效果。基于带隙产生机理从而推导出带隙计算公式,讨论了超材料波阻垫的几何参数对带隙的影响规律,并结合频域动力学和边界元方法分析了超材料波阻垫对地铁邻近建筑物室内振动与二次噪声的空间分布影响规律。结果表明设计的超材料波阻垫元胞带隙起始频率可低至5 Hz、宽度为5~22 Hz,且从频响曲线图中可得知带隙内振动衰减率平均值高达20 dB。在建筑物声压级与土地位移变形图中能够发现,带隙频段范围内,超材料波阻垫可有效控制建筑物内的振动与二次噪声,在17~28 Hz内效果最佳,平均声压级最多降低了25 dB,所有楼层的平均噪声声压级均有下降。综上可认为超材料波阻垫可有效实现低频振动控制,进而控制地铁列车诱发的环境振动及建筑物二次噪声,为实际地铁减振降噪工程应用提供了设计思路。
关键词
超材料波阻垫
元胞
带隙
局域共振
减振降噪
Keywords
metamaterial wave-resistive pads
metacells
bandgaps
localized resonance
vibration and noise reduction
分类号
U211 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
铁路超材料波阻垫设计与低频减振降噪应用研究
余奇
赵才友
张鑫浩
师多佳
王平
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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