[博士]骨架密实型低噪声路面降噪机理的研究

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内容简介

　　[博士]骨架密实型低噪声路面降噪机理的研究　　学科专业：声学　　授予学位： 博士 　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2007　　 在现实生活中，噪声问题经常困扰着人们，这其中城市居民对交通噪声的抱怨表现得尤为突出。从噪声源的构成上看，道路交通噪声的产生主要是由车辆发动机噪声、风扇噪声、进(排)气噪声、车体振动噪声、轮胎/路面噪声等声源构成。当车速超过SO公里时，轮胎/路面噪声就成为汽车最重要的噪声源了。为了解决城市的交通噪声问题，铺筑低噪声路面是目前应用最为广泛的措施之一。传统的多孔性路面，有着自身难以克服的缺陷。而本文的骨架密实型低噪声路面则正好克服了传统多孔路面空隙堵塞、容易松散、降噪寿命短等缺点。本文基于轮胎/路面噪声主要源于胎面振动的事实，本着简洁明了、创新的原则，从轮胎模型分析与轮胎/路面振动模型相结合、理论分析与试验相结合的思路出发，对路面参数对轮胎振动的影响进行了系统的研究，建立了橡胶粉掺量和轮胎振动的对应图象。　　 路面材料的变化对路面参数有直接的影响。通过超声波法、MTS (materialtesting machine)法测量了不同橡胶粉掺量的路面试件的动态模量，建立了橡胶粉掺量和动态模量之间的关系。通过轮胎在路面上的振动衰减试验，比较了不同路面上轮胎振动衰减的快慢，根据衰减系数反演了路面的阻尼系数。　　 将轮胎简化为一个各向异性的单层板模型，模型中的板由胎壁和空气所形成的弹性基础所支撑。由于轮胎内充气压力的存在，该板模型还考虑了张力的效果。所以轮胎的板模型的偏微分方程包含有传统的板和膜振动的偏微分方程。在板的长度方向上两端的振动情况完全相同，这是由于轮胎滚动的周期性;在板的宽度方向上相当于两侧简支，表示胎壁和刚性轮惘的接触。　　 依据轮胎振动噪声产生原因的不同，轮胎/路面的激振模型也相应不同。由于路面的凹凸不平会激起轮胎胎面的振动，所以在两自由度的轮胎/路面系统的简化模型中，外界激励就是来自路面的位移;车辆在发动机周期性的干扰力矩等外界激励下，使轮胎承受很大的动载荷，导致胎体振动加强，所以在轮胎一路面系统的简化模型中，外界的激励是加在轮轴上的力。通过计算二自由度模型对两种激励源传递率的分析，发现模型对这两种不同激励源的传递率是完全相同的。在此基础上，结合轮胎的板模型，从理论上仿真分析了轮胎在各个不同路面上通时胎面的振动情况。仿真分析的结果表明:路面的刚度越小，隔振效果越好;路面的阻尼系数越大，隔振效果也越好，但是阻尼系数对隔振效果的影响有限。　　 骨架密实型低噪声路面中，橡胶粉的掺加比例对路面的物理参数，比如刚度和阻尼系数有着直接的影响。橡胶粉掺量越多，路面的刚度越小，阻尼系数越大。但是通过对路面试件的路用性能研究发现，为了保证路面的结构强度，骨架密实型低噪声路面中橡胶粉的含量不宜超过3%。比较了不同的路面的物理参数，从理论和室内试验证明了3%的密实型低噪声路面的减振降噪效果最佳。　　 为了检验骨架密实型低噪声路面的降噪效果，在上海市的南汇区铺筑了5OOm试验段(骨架密实型低噪声路面)和1000m参照路段(Asphalt Cocrete路面，简称AC)。对比这两种路面的降噪效果和路用性能，骨架密实型低噪声路面可以降低噪声大约在2dB(A)左右，而且路用性能也优于AC路面。

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