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論文中文名稱:嵌埋式軌道系統振動噪音試驗與分析研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Experiment and Analysis for Embedded Rail System of Vibration and Noise [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:104
畢業學期:第二學期
中文姓名:張曉婷
英文姓名:Xiao-Ting Chang
研究生學號:103428019
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2016/07/19
指導教授中文名:宋裕祺
指導教授英文名:Yu-Chi Sung
口試委員中文名:張國鎮;葉芳耀;宋裕祺
口試委員英文名:Yu-Chi Sung;Yu-Chi Sung;Yu-Chi Sung
中文關鍵詞:振動噪音嵌埋式軌道系統ANSYSLMS Virtual.Lab
英文關鍵詞:VibrationNoiseEmbedded Rail SystemANSYSLMS Virtual.Lab
論文中文摘要:捷運系統噪音振動於城市都會中為一重要環保議題,為瞭解捷運車輛通過軌道系統引致結構振動,並藉由輻射產生噪音進而對周圍環境造成之影響,本文建立一研究流程,採用數值方法模擬探討之。整體數值分析模擬流程分為兩大部份:(1)列車移動載重振動反應(2)振動輻射噪音分析。
本研究參考高雄輕軌捷運系統建立嵌埋式軌道系統模型,首先以ANSYS有限元素分析軟體建構整個軌道結構系統,並進行動態移動載重分析,得到軌道結構整體動態歷時反應。第二階段將ASNSYS所得之網格與分析結果資料匯入LMS Virtual.Lab,使用邊界元素法並定義聲傳播介質之聲速與密度以求解外部輻射聲場聲壓分佈,為瞭解軌道系統數值模擬之準確性,本研究亦進行高雄輕軌現場試驗,量測列車通過時之振動速度與聲壓值,並與有限元素分析模擬結果進行比對,確定軌道系統振動輻射噪音分析技術之可行性。本文所得結果可提供未來軌道系統減振設計或降噪等相關技術之參考。
論文英文摘要:Noise and vibration of the Mass Rapid Transit (MRT) system is an important environmental issue in the urban city. In order to understand the environmental impact of noise due to structure vibration caused by the train passing through the rail system, this thesis established a numerical analysis process to do the simulation. Two fundamental parts of numerical simulation are involved:(1)vibration response due to moving load;(2)radiation propagation of noise induced by structural vibration.
The Kaohsiung light rail transit system (LRT) was served as case study. The real embedded rail track structure system was modeled by software ANSYS of finite element analysis and the dynamic time history of vibration response of rail caused by moving load was obtained. Secondly, the dynamic vibration response of rail as output of ANSYS was then imported into the software LMS Virtual.Lab to get the external radiation and sound field pressure distribution transferred from rail to the specific monitoring point, based on boundary element method. This thesis also conducted field experimental measurement of vibration velocity and sound pressure while train passing through. Both the experimental and analytical results of noise at the specific point were compared and discussed. The process proposed is assured to be available to practical vibration and noise analysis for trail system.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
目 錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法與內容 2
1.4 論文組織與架構 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 前言 5
2.2 國內外軌道振動與噪音回顧 6
2.2.1 軌道振動 6
2.2.2 噪音輻射 9
2.3 小結 12
第三章 軌道系統振動與噪音輻射理論 13
3.1 移動載重振動理論 13
3.1.1 移動載重列之基本理論 14
3.1.2 論例分析與探討 18
3.2 振動噪音輻射理論 20
3.2.1 基礎聲學與聲學基本量 20
3.2.2 聲學波動方程 26
3.2.3 聲場邊界條件 31
3.3 流固耦合 34
3.4 數據處理與頻率分析方法 35
第四章 軌道系統振動與噪音數值模擬 37
4.1 軌道系統聲-振分析流程 37
4.2 嵌埋式軌道系統案例說明 37
4.2.1 嵌埋式軌道型式 38
4.2.2 嵌埋式軌道斷面 39
4.2.3 嵌埋式軌道材料參數 41
4.3 振動分析模式 42
4.3.1 ANSYS基本架構概述 43
4.3.2 有限元素法概述 44
4.3.3 ANSYS有限元素嵌埋式軌道分析模型之建立 45
4.3.4 支承邊界條件模擬設定 48
4.3.5 模態分析模式建立 48
4.3.6 移動載重動態分析模式建立 55
4.4 噪音分析模式 56
4.4.1 LMS Virtual.Lab 聲學分析基本架構概述 56
4.4.2 聲學模組分析類型 57
4.4.3 聲學邊界元素法概述 58
4.4.4 有限元素模型與振動結果匯入 58
4.4.5 噪音分析模式建立 62
4.4.6 植草吸音效果分析 63
第五章 高雄輕軌振動與噪音量測試驗 65
5.1 前言 65
5.1.1 案例量測地點 65
5.1.2 量測背景 67
5.2 高雄輕軌振動量測 70
5.2.1 振動量測佈置與計劃 70
5.2.2 量測儀器簡介 73
5.2.3 量測結果與頻率分析 73
5.3 高雄輕軌噪音量測 83
5.3.1 噪音量測佈置與計劃 83
5.3.2 量測儀器簡介 85
5.3.3 量測結果與頻率分析 86
第六章 數值模擬與量測結果分析與探討 93
6.1 數值模擬參數分析 93
6.1.1 列車時速參數分析 93
6.1.2 土壤材料彈性模數參數分析 96
6.1.3 橡膠材料彈性模數參數分析 98
6.1.4 小結 101
6.2 振動數值模擬與量測結果比對 104
6.2.1 振動數值模擬與量測結果頻率域比對 104
6.2.2 振動數值模擬與量測結果時間域比對 107
6.3 噪音數值模擬與量測結果比對 112
第七章 結論與建議 115
7.1 結論 115
7.2 建議 117
參考文獻 119
附錄A 123
附錄B 154
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論文全文使用權限:同意授權於2021-08-22起公開