面向高速列车减振降噪的车体结构振动与声学特性研究

综合考虑高速列车实际运行工况，针对其车体结构的振动与声学特性研究对降低列车车体振动和车内噪声，提高列车运行的安全性和旅客的舒适度至关重要。以往的研究集中于简单板壳结构，面向高速列车实际运行工况下（高速度高密度的会车、穿越隧道及遇强风激励等）复杂车体结构的振动与声学特性研究非常匮乏。本项目拟采用理论分析和数值计算手段，结合实验研究，研究高速列车实际运行条件下轮轨振动和噪声、空气动力学噪声、空气动力载荷等外部复杂激励作用下车体的减振降噪特性，揭示车体层芯结构、外部气流速度及空气动力载荷对车体结构振动与声学特性的影响；基于对高速列车实际运行工况下车体结构振动与声学特性的深入研究，进一步提出综合力学和声学性能的创新优化设计概念，为满足轻质、力学刚度大、减振降噪性能优良的高速列车车体结构最优化设计提供初步的理论依据。本项目的研究将为我国高速列车车体结构全面国产化的最优结构设计提供理论依据和技术储备。

在项目实施三年过程中，本项目紧密围绕原有研究方向“面向高速列车减振降噪的车体结构振动与声学特性研究”，系统开展了车体结构减振降噪理论、实验及优化设计的研究工作。建立了复杂层芯夹层板及复合材料层合板结构声振耦合理论和有限元模拟方法，发展了外部复杂流场作用下复合结构振动与声学分析理论模型，建立了多孔金属材料吸声理论模型及优化设计方法，揭示了复合结构的振动与声学耦合机理及多孔材料粘热吸声机理，完善了结构动力学和声学领域的流固耦合理论、多孔介质材料吸声理论，为轻质材料结构声传播和减振降噪的分析研究提供了理论方法和实验数据。项目还开展拓展研究，研制了高性能陶瓷环氧树脂复合夹层防护结构，发展了微尺度结构降噪理论方法等。项目执行三年来，项目负责人及成员在国内外学术期刊上发表学术论文20篇，其中SCI文章14篇，EI或国内核心期刊文章6篇；在科学出版社出版中文学术专著1部（229页，28.8万字），在德国Springer出版社出版英文学术专著1部（339页，44.3万字），受邀为Intech出版社撰写英文专著1章节；发表国际会议论文5篇，国内会议论文11篇，参与举办国内学术会议1次；申请发明专利3项；培养博士研究生4名（毕业1名，就职南京航空航天大学），硕士研究生3名；项目负责人在项目执行期内，晋升为副教授、博士生导师，担任2个国际学术期刊编委，入选西安交通大学青年教师跟踪支持计划，获全国百篇优秀博士论文提名奖及中国机械工业科技进步奖（学术专著类）。