本發(fā)明屬于軌道交通車輛行業(yè)的NVH預(yù)測領(lǐng)域，涉及一種高速列車鋁型材與聲腔的耦合損耗因子實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)國內(nèi)外高速列車鋁型材與聲腔的耦合損耗因子分析方法，一種是利用有限元法對鋁型材的輻射效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)從而計(jì)算獲得耦合損耗因子，此方式獲取的耦合損耗需要經(jīng)過長時(shí)間的計(jì)算，并且只能較準(zhǔn)確的預(yù)測低頻的耦合損耗因子；另一種是利用實(shí)驗(yàn)的方式獲取，實(shí)驗(yàn)用到的激振器屬于力激勵(lì)和實(shí)際高速列車以噪聲激勵(lì)存在一定的誤差。

基于統(tǒng)計(jì)能量分析法對高速列車鋁型材與聲腔的耦合損耗因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲取，從而為高速列車設(shè)計(jì)階段統(tǒng)計(jì)能量分析法等效預(yù)測模型提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：基于上述問題，本發(fā)明提供一種高速列車鋁型材與聲腔的耦合損耗因子實(shí)驗(yàn)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種高速列車鋁型材與聲腔的耦合損耗因子實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：在隔聲室中對車體鋁型材的隔聲測試分別獲得發(fā)聲室和接收室內(nèi)聲腔的聲壓；隔聲測試過程中鋁型材上振動(dòng)加速度測試；對發(fā)聲室和接收室內(nèi)聲腔的混響時(shí)間進(jìn)行測試；利用半功率帶寬法獲取鋁型材模態(tài)密度；基于統(tǒng)計(jì)能量分析法對車體鋁型材與聲腔的耦合損耗因子進(jìn)行計(jì)算分析。

具體包括以下步驟：

(1)選擇高速列車車體鋁型材樣件；

(2)將高速列車車體鋁型材樣件安裝到隔聲測試的實(shí)驗(yàn)洞口；

(3)利用油灰對樣件四周進(jìn)行密封處理保證無聲泄露的地方，同時(shí)利用夾具對鋁型材進(jìn)行固定；

(4)依據(jù)隔聲測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T19889.3-2005分別在發(fā)聲室和接收室布置12個(gè)傳聲器，以及在墻角放置12面無指向性聲源；

(5)在車體鋁型材樣件的發(fā)聲室一側(cè)和接收室一側(cè)分別隨機(jī)布置10個(gè)加速度傳感器；

(6)聲源置于發(fā)聲室中進(jìn)行發(fā)聲室和接收室聲壓的測試，同時(shí)測試獲取鋁型材樣件上的加速度響應(yīng)；

(7)聲源分別置于發(fā)聲室和接收室進(jìn)行混響時(shí)間測試；

(8)利用半功率帶寬法獲取鋁型材模態(tài)密度；

(9)計(jì)算出發(fā)聲室能量、收室能量頻譜圖、鋁型材能量、發(fā)聲室內(nèi)損耗因子、接收室內(nèi)損耗因子、發(fā)聲室輸入功率頻譜、發(fā)聲室和接收室模態(tài)密度、發(fā)聲室到接收室的耦合損耗因子、接收室到發(fā)聲室的耦合損耗因子，基于統(tǒng)計(jì)能量分析法計(jì)算車體鋁型材與聲腔的耦合損耗因子。

本發(fā)明的有益效果是：能夠較為準(zhǔn)確的計(jì)算高速列車車體鋁型材與聲腔的耦合損耗因子，可以幫助研究人員準(zhǔn)確建立高速列車統(tǒng)計(jì)能量法等效預(yù)測模型。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是發(fā)聲室能量頻譜圖；

圖2是接收室能量頻譜圖；

圖3是鋁型材能量頻譜圖；

圖4是發(fā)聲室內(nèi)損耗因子頻譜圖；

圖5是接收室內(nèi)損耗因子頻譜圖；

圖6是發(fā)聲室輸入功率頻譜圖；

圖7是發(fā)聲室模態(tài)密度頻譜圖；

圖8是接收室模態(tài)密度頻譜圖；

圖9是發(fā)聲室到接收室的耦合損耗因子頻譜圖；

圖10是接收室到發(fā)聲室的耦合損耗因子頻譜圖；

圖11是鋁型材和聲腔之間的耦合損耗因子頻譜圖；

圖12是高速列車鋁型材能量傳遞示意圖；

其中：1.發(fā)聲室，2.鋁型材，3.接收室。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。

(1)在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)依據(jù)GB/T19889-2005對車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔聲量的頻譜測試，首先對發(fā)聲室和接收室的平均聲壓進(jìn)行測試，然后依據(jù)公式(1)分別計(jì)算發(fā)聲室和接收室能量

式中：V表示發(fā)聲室或接收室體積；P表示發(fā)聲室和接收室內(nèi)聲壓；ρ表示空氣密度；C表示聲音在聲腔中的傳遞速度。發(fā)聲室和接收室能量頻譜圖見圖1、2。

(2)在隔聲測試的同時(shí)分別對鋁型材上的加速度響應(yīng)進(jìn)行測試，依據(jù)公式(3)計(jì)算獲得鋁型材在聲激勵(lì)情況下的能量

E＝Mν² (2)

式中：M表示鋁型材樣件的質(zhì)量；ν表示鋁型材表面平均速度響應(yīng)。鋁型材能量頻譜見圖3。

(3)在進(jìn)行完隔聲測試后，依據(jù)GB/T 20247-2006對發(fā)聲室和接收室內(nèi)的混響時(shí)間測試，從而通過公式(3)計(jì)算獲得發(fā)聲室和接收室內(nèi)的內(nèi)損耗因子，

式中：T₆₀表示混響時(shí)間；f表示分析頻率。發(fā)聲室和接收室內(nèi)的內(nèi)損耗因子頻譜圖見圖4、5。

(4)在隔聲測試和混響時(shí)間測試后，通過公式(4)計(jì)算獲得發(fā)聲室內(nèi)的輸入功率，

P₁＝L_w-10log(4/A) (4)

式中：A表示發(fā)聲室聲腔的吸聲量，L_w表示聲腔內(nèi)的聲壓級。發(fā)聲室輸入功率頻譜見圖6。

(5)在計(jì)算獲得發(fā)聲室和接收室內(nèi)聲腔的能量以及接收室內(nèi)聲腔的內(nèi)損耗因子之后，可以通過公式(5)計(jì)算獲得發(fā)聲室到接收室耦合損耗因子，

式中：η₁₃表示發(fā)聲室到接收室耦合損耗因子；η₃表示接收室聲腔內(nèi)損耗因子；E₁和E₃分別表示發(fā)聲室和接收室內(nèi)聲腔的能量。發(fā)聲室到接收室的耦合損耗因子頻譜圖見圖9。

(6)發(fā)聲室和接收室聲腔的模態(tài)密度通過公式(6)計(jì)算獲得，

式中：V₀為聲腔的體積；C_a為空氣中的聲速；A_s為聲腔的表面積；l_e為聲腔的周長。發(fā)聲室和接收室模態(tài)密度頻譜圖見圖7、8。

(7)基于半功率帶寬法中鋁型材的加速度頻響函數(shù)結(jié)果，使用模態(tài)計(jì)數(shù)法，通過統(tǒng)計(jì)共振峰的數(shù)量獲得鋁型材的模態(tài)密度。

(8)在通過計(jì)算獲得的發(fā)聲室和接收室聲腔的模態(tài)密度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)能量分析法的互易性公式(7)計(jì)算獲得接收室到發(fā)聲室之間的耦合損耗因子。

接收室到發(fā)聲室的耦合損耗因子頻譜圖見圖10。

(9)在獲得發(fā)聲室聲腔的輸入功率、發(fā)聲室聲腔的內(nèi)損耗因子、發(fā)聲室和接收室內(nèi)的聲腔的能量、接收室到發(fā)聲室的耦合損耗因子的情況下，通過公式(8)和統(tǒng)計(jì)能量法互易性原理n₁η₁₂＝n₂η₂₁，計(jì)算獲得鋁型材與聲腔的耦合損耗因子。

圖12是高速列車鋁型材和聲腔的耦合損耗因子實(shí)驗(yàn)示意圖。

由統(tǒng)計(jì)能量分析法的功率流平衡關(guān)系，可得：

式中：P表示輸入功率，其中P₂和P₃等于零；ω為角頻率；η_i表示子系統(tǒng)的內(nèi)損耗因子；E_i表示子系統(tǒng)內(nèi)的能量；η_ij表示子系統(tǒng)之間的耦合損耗因子。

通過測試獲得P₁發(fā)聲室聲源輸入功率、η₁發(fā)聲室聲腔內(nèi)損耗因子、E₁、E₂、E₃發(fā)聲室、鋁型材、接收室內(nèi)的能量、η₁₃發(fā)聲室到接收室的耦合損耗因子、η₃₁接收室到發(fā)聲室的耦合損耗因子，再通過統(tǒng)計(jì)能量法互易性原理n₁η₁₂＝n₂η₂₁，測試獲得鋁型材的模態(tài)密度n₂，同時(shí)根據(jù)η₂₁＝η₂₃，計(jì)算獲得鋁型材到聲腔的耦合損耗因子以及聲腔到鋁型材的耦合損耗因子。鋁型材和聲腔之間的耦合損耗因子頻譜圖見圖11。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。