[发明专利]一种移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法

说明书

本发明公开了一种移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，属于铁路噪声仿真、计算方法技术领域，通过建立钢轨离散支撑有限元‑边界元模型，采用APDL命令流方法对移动激励单轮激励和移动双轮相干激励下不同移动速度、激励频率下的瞬态响应进行计算，高效获得移动荷载下的钢轨振动响应特性，并对钢轨瞬态声辐射特性进行计算。本发明的移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，采用在有限元软件ANSYS中用APDL语言编写瞬态计算命令的方式，并联合ACOUSTIC软件，对高速铁路钢轨在移动激励下的钢轨振动声辐射响应进行高效计算，精度较高，计算较快。

技术领域

本发明涉及一种移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，应用于高速铁路轮轨噪声预测，属于铁路噪声仿真、计算方法技术领域。

背景技术

高速列车在轨道上高速移动，产生的钢轨动力学问题较为复杂。其中的动力学初值、边值问题，涉及到几何非线性和状态非线性。并且，移动荷载下的钢轨响应，在目前技术水平下，显式和隐式动力学的计算效率较低。采用离散支撑梁模型的解析算法又过于简化，无法反应中高频钢轨横截面变形等模态的振动声辐射特点。

因此，提供一种移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，采用在有限元软件ANSYS中用APDL语言编写瞬态计算命令的方式，并联合ACOUSTIC软件，对高速铁路钢轨在移动激励下的钢轨振动声辐射响应进行高效计算，精度较高，计算较快。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，开发一种精细化高效计算方法，构建直线段上高速铁路离散支撑轨道精细化模型，研究移动荷载下瞬态有限元-边界元声振高效计算方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，其步骤如下：

(1)建立钢轨离散支撑有限元-边界元模型；

(2)采用APDL命令流方法，对移动激励单轮激励和移动双轮相干激励下不同移动速度、激励频率下的瞬态响应进行计算；

(3)运用时-频分析方法对钢轨振动的空间-波数域响应特征解析，高效获得移动荷载下的钢轨振动响应特性；

(4)计算钢轨瞬态声辐射特性。

优选地，步骤(1)具体如下：利用有限元软件ANSYS中采用solid185单元建立轨道板模型，采用solid185单元建立钢轨模型，在钢轨和轨道板之间采用弹簧单元等间隔建立约束关系。

优选地，步骤(2)具体如下：采用APDL命令流，编制自动化命令，根据支撑有限元-边界元模型的长度和轮轨相对运动速度，建立载荷步作用时间，计算两轮作用下和单轮作用下的移动激励响应。

优选地，步骤(3)具体如下：对步骤2有限元模型计算得到的各模型节点加速度、速度、位移等信息进行APDL自动化提取，得到的数据流导入到MATLAB 中进行傅里叶变换，得到频域的结果。

优选地，步骤(4)具体如下：将有限元模型计算结果转入到边界元模型中，采用包络方式建立钢轨的边界元模型，计算表面节点振动转化到声辐射的结果。

有益效果：本发明的移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，采用在有限元软件ANSYS中用APDL语言编写瞬态计算命令的方式，并联合ACOUSTIC软件，对高速铁路钢轨在移动激励下的钢轨振动声辐射响应进行高效计算，精度较高，计算较快。

附图说明

图1为本发明实施例1的移动荷载下的精细化瞬态有限元-边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法的流程图。