織構化表面處理降低高速列車制動尖叫噪聲的研究

《織構化表面處理降低高速列車制動尖叫噪聲的研究》是依託西南交通大學，由莫繼良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：織構化表面處理降低高速列車制動尖叫噪聲的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：莫繼良
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高速列車制動噪聲作為高速列車運行噪聲的重要組成部分，已成為影響高速鐵路正常運營並制約其發展的關鍵問題，亟待解決。目前國內外對制動摩擦噪聲產生機理尚無統一認識，要控制此類噪聲很困難。摩擦噪聲的根源是摩擦界面的摩擦，而迄今通過改變界面特性來主動控制摩擦噪聲的研究鮮見報導。因此開展表面織構化處理降低高速列車制動尖叫噪聲的研究，從根源上主動控制高速列車制動噪聲，具有重要的理論創新意義和工程套用價值。本項目擬在高速列車制動盤/片表面進行織構化處理，通過高速盤形制動噪聲試驗並結合非線性動力學分析，系統研究織構圖案和尺寸參數對制動噪聲的影響，從摩擦自激振動能量反饋的角度揭示織構降低制動尖叫噪聲的作用機理，最佳化織構設計及工藝並進行全尺寸高速列車盤形制動噪聲驗證試驗，最終建立能長效降低高速列車制動尖叫噪聲的表面織構的設計準則。相關成果可豐富摩擦噪聲的理論基礎，並為降低高速列車制動噪聲提供理論依據和工程指導。

結題摘要

本項目針對高速列車制動噪聲已成為影響和制約高速鐵路正常運營及發展的問題，擬在高速列車制動盤、片表面進行織構化處理，結合試驗和有限元計算分析手段，研究表面織構對制動噪聲的影響及作用機理，嘗試從根源上主動控制高速列車制動噪聲。項目資助期間取得了一些重要的研究成果：1、成功的在高速列車制動盤、片材料表面設計並加工出各種不同形狀、尺寸及分布的表面織構；2、在不同接觸模式和試驗工況參數下，對各種織構化的高速列車制動盤、片材料樣品開展了摩擦噪聲試驗，系統研究了織構圖案和尺寸分布參數對摩擦尖叫噪聲及摩擦磨損特性的影響；3、深入分析了影響制動摩擦尖叫噪聲觸發和演變規律的關鍵界面因素，揭示了織構化表面降低制動尖叫噪聲的作用機理；4、成功研製了高速列車盤型制動摩擦噪聲縮比試驗台，該試驗台能模擬高速列車盤形制動的制動工況，可以對制動盤、片的材料、結構、界面特性、列車速度、載重等因素與制動噪聲的關係進行試驗和分析；5、建立了織構表面摩擦制動有限元模型，並對各種織構化表麵條件下的制動摩擦振動噪聲特性進行了非線性顯式動力學分析，進一步驗證和認識了織構化表面對制動尖叫噪聲的影響機理，並實現了織構化表面制動尖叫噪聲的預測；6、分析和評估了織構磨損失效機理和作用壽命，並綜合各方面因素對降噪表面織構進行了最佳化，初步建立了能長效降低高速列車盤形制動尖叫噪聲且易於加工的表面織構的設計準則。截止目前，直接相關研究成果已發表標註基金資助的SCI檢索論文8篇、EI檢索論文5篇、核心期刊論文6篇；培養博士研究生2人、順利答辯獲碩士學位10人；獲授權國家發明專利2項、實用新型專利1項。研究成果具有重要的理論創新意義和工程套用價值，不僅豐富了摩擦噪聲的理論基礎，還為降低高速列車制動噪聲提供了理論依據和工程指導。