[博士]骨架密實(shí)型低噪聲路面降噪機(jī)理的研究

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　　[博士]骨架密實(shí)型低噪聲路面降噪機(jī)理的研究　　學(xué)科專業(yè)：聲學(xué)　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　在現(xiàn)實(shí)生活中，噪聲問(wèn)題經(jīng)常困擾著人們，這其中城市居民對(duì)交通噪聲的抱怨表現(xiàn)得尤為突出。從噪聲源的構(gòu)成上看，道路交通噪聲的產(chǎn)生主要是由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、風(fēng)扇噪聲、進(jìn)(排)氣噪聲、車體振動(dòng)噪聲、輪胎/路面噪聲等聲源構(gòu)成。當(dāng)車速超過(guò)SO公里時(shí)，輪胎/路面噪聲就成為汽車最重要的噪聲源了。為了解決城市的交通噪聲問(wèn)題，鋪筑低噪聲路面是目前應(yīng)用最為廣泛的措施之一。傳統(tǒng)的多孔性路面，有著自身難以克服的缺陷。而本文的骨架密實(shí)型低噪聲路面則正好克服了傳統(tǒng)多孔路面空隙堵塞、容易松散、降噪壽命短等缺點(diǎn)。本文基于輪胎/路面噪聲主要源于胎面振動(dòng)的事實(shí)，本著簡(jiǎn)潔明了、創(chuàng)新的原則，從輪胎模型分析與輪胎/路面振動(dòng)模型相結(jié)合、理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合的思路出發(fā)，對(duì)路面參數(shù)對(duì)輪胎振動(dòng)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，建立了橡膠粉摻量和輪胎振動(dòng)的對(duì)應(yīng)圖象?！　? 路面材料的變化對(duì)路面參數(shù)有直接的影響。通過(guò)超聲波法、MTS (materialtesting machine)法測(cè)量了不同橡膠粉摻量的路面試件的動(dòng)態(tài)模量，建立了橡膠粉摻量和動(dòng)態(tài)模量之間的關(guān)系。通過(guò)輪胎在路面上的振動(dòng)衰減試驗(yàn)，比較了不同路面上輪胎振動(dòng)衰減的快慢，根據(jù)衰減系數(shù)反演了路面的阻尼系數(shù)。　　將輪胎簡(jiǎn)化為一個(gè)各向異性的單層板模型，模型中的板由胎壁和空氣所形成的彈性基礎(chǔ)所支撐。由于輪胎內(nèi)充氣壓力的存在，該板模型還考慮了張力的效果。所以輪胎的板模型的偏微分方程包含有傳統(tǒng)的板和膜振動(dòng)的偏微分方程。在板的長(zhǎng)度方向上兩端的振動(dòng)情況完全相同，這是由于輪胎滾動(dòng)的周期性;在板的寬度方向上相當(dāng)于兩側(cè)簡(jiǎn)支，表示胎壁和剛性輪惘的接觸?！　? 依據(jù)輪胎振動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因的不同，輪胎/路面的激振模型也相應(yīng)不同。由于路面的凹凸不平會(huì)激起輪胎胎面的振動(dòng)，所以在兩自由度的輪胎/路面系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型中，外界激勵(lì)就是來(lái)自路面的位移;車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)周期性的干擾力矩等外界激勵(lì)下，使輪胎承受很大的動(dòng)載荷，導(dǎo)致胎體振動(dòng)加強(qiáng)，所以在輪胎一路面系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型中，外界的激勵(lì)是加在輪軸上的力。通過(guò)計(jì)算二自由度模型對(duì)兩種激勵(lì)源傳遞率的分析，發(fā)現(xiàn)模型對(duì)這兩種不同激勵(lì)源的傳遞率是完全相同的。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合輪胎的板模型，從理論上仿真分析了輪胎在各個(gè)不同路面上通時(shí)胎面的振動(dòng)情況。仿真分析的結(jié)果表明:路面的剛度越小，隔振效果越好;路面的阻尼系數(shù)越大，隔振效果也越好，但是阻尼系數(shù)對(duì)隔振效果的影響有限。　　骨架密實(shí)型低噪聲路面中，橡膠粉的摻加比例對(duì)路面的物理參數(shù)，比如剛度和阻尼系數(shù)有著直接的影響。橡膠粉摻量越多，路面的剛度越小，阻尼系數(shù)越大。但是通過(guò)對(duì)路面試件的路用性能研究發(fā)現(xiàn)，為了保證路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，骨架密實(shí)型低噪聲路面中橡膠粉的含量不宜超過(guò)3%。比較了不同的路面的物理參數(shù)，從理論和室內(nèi)試驗(yàn)證明了3%的密實(shí)型低噪聲路面的減振降噪效果最佳?！　? 為了檢驗(yàn)骨架密實(shí)型低噪聲路面的降噪效果，在上海市的南匯區(qū)鋪筑了5OOm試驗(yàn)段(骨架密實(shí)型低噪聲路面)和1000m參照路段(Asphalt Cocrete路面，簡(jiǎn)稱AC)。對(duì)比這兩種路面的降噪效果和路用性能，骨架密實(shí)型低噪聲路面可以降低噪聲大約在2dB(A)左右，而且路用性能也優(yōu)于AC路面。

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