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随着高速铁路的快速发展,其所带来的振动噪声问题越来越受到关注。轮轨噪声是铁路噪声的重要噪声源,随着列车运行速度的进一步提高,车轮噪声在轮轨噪声中所占的比重逐渐增大,而全钢车轮的阻尼比较小,通过安装TMD装置可以有效增加特定频率的车轮模态阻尼比从而降低车轮噪声。目前高铁TMD装置应用广泛但对其降噪特性和机理研究较少,并且没有在考虑轮轨相互作用时分析其降噪特性。本文以高铁车轮为研究对象,针对车轮TMD装置的降噪特性、降噪机理以及后续优化问题,开展了以下几个方面的研究工作:(1)综述了轮轨噪声理论模型及其应用措施研究现状、动力吸振理论发展现状以及车轮TMD产品的应用现状,结合国内外相关研究进展确定车轮TMD的研究目标。(2)基于车轮TMD结构调谐方案,研究多数量多模态控制MTMD理论。利用多重并联TMD力学模型研究车轮多数量TMD结构参数设计,结合等价模态质量理论实现车轮多模态TMD振动控制。基于该方法分别实现了悬臂梁结构以及圆盘结构的MTMD最优参数设计,总结了车轮MTMD的最优参数计算流程。(3)基于半消声室TMD车轮减振降噪试验,获取了自由状态下参考车轮以及TMD车轮的模态参数,测试分析了安装TMD装置对车轮振动声辐射的影响。建立参考车轮以及TMD车轮有限元仿真模型,结合模态振型差异和调谐频率差异分析车轮TMD减振降噪机理,明确了车轮TMD降噪效果的关键影响参数。(4)在车轮TMD最优参数下,仿真分析了车轮TMD调谐频率个数和阻尼器个数对车轮振动声辐射的影响差异,确定了车轮合适的TMD安装个数。针对TMD具体结构,基于最优阻尼理论,对TMD结构阻尼层层数和厚度进行优化分析,确定其参数优化范围;基于最优同调条件,优化刚性层厚度以及铺层设置,对TMD结构的模态频率建立了线性回归模型,运用多目标优化方法,实现车轮MTMD的结构频率优化。以此确定车轮MTMD结构优化方案,实现了调谐多个模态频率的优化目标。(5)建立轮轨噪声预测模型,考虑轮轨表面粗糙度以及轮轨相互作用的影响,仿真预测TMD车轮以及TMD优化车轮的减振降噪性能,研究分析列车在不同速度下运行时,安装TMD装置对车轮以及轮轨总噪声的降噪特性。考虑车轮边界条件改变,结合TMD线性规划模型进一步优化设计了TMD结构并预测分析了其减振降噪效果。